RU2101246C1

RU2101246C1 - Method for producing cement

Info

Publication number: RU2101246C1
Application number: RU96111050A
Authority: RU
Inventors: Л.Ю. Лысцова; Л.В. Рагозина; А.И. Прокин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Алит"
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: production of building materials, more specifically, production of oil-well cement. SUBSTANCE: traditionally, proposed method resides in mixing and grinding mixture of Portland cement clinker, gypsum and mineral additive, namely, siliceous sedimentary rock, such as Tripoli earth and crushed scrap of moulding boxes. Inventive novelty of proposed method resides in fact that, before step of mixing components, 75-85% siliceous sedimentary rock is heated up to temperature 200-300 C, heating being conducted, in particular, in rotary kiln. Besides, optionally, mixing step can be preceded by admixing to mixture carbonaceous component, weight ratio of components in mixture being as follows, wt.%: Portland cement clinker 43-52, gypsum 5-7, siliceous sedimentary rock 45-50, carbonaceous component 1-2. EFFECT: 1) reduced density of grouting cement mortar; 2) increased water-to-cement ratio; 3) higher strength. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству тампонажных цементов, облегченных для умеренных температур в соответствии с ГОСТ 1581-91. The invention relates to the construction materials industry, namely the production of cement cements, lightweight for moderate temperatures in accordance with GOST 1581-91.

Известны способы получения цементов [1-3]
Наиболее близким к предлагаемому можно считать способ получения цемента тампонажного [3] Этот способ заключается в смешивании и измельчении портландцементного клинкера, гипса и минеральной добавки, в частности в виде кремнеземистой осадочной породы опоки.Known methods for producing cements [1-3]
The closest to the proposed can be considered a method of producing cement cement [3] This method consists in mixing and grinding Portland cement clinker, gypsum and mineral additives, in particular in the form of siliceous sedimentary rock flask.

Недостатком этого способа является повышенная плотность цементного раствора, низкое водоцементное отношение и недостаточная прочность образцов из него в виду низкой концентрации брендстедовских и льюисовских кислотных центров на поверхности минералов гидратных фаз. The disadvantage of this method is the increased density of the cement slurry, the low water-cement ratio and the insufficient strength of the samples from it in view of the low concentration of Brandsted and Lewis acid centers on the surface of hydrated phase minerals.

Изобретение направлено на получение тампонажного цемента, предназначенного для обеспечения большой высоты подъема тампонажного цементного раствора в околотрубном пространстве скважин. The invention is directed to the production of grouting cement, intended to provide a large lifting height of the grouting cement mortar in the borehole space.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, состоит в понижении плотности цементного раствора, повышении водоцементного отношения и повышении прочности образцов цементного раствора. The technical result that can be obtained from the use of the invention consists in lowering the density of the cement mortar, increasing the water-cement ratio and increasing the strength of the samples of cement mortar.

Для достижения технического результата перед смешиванием компонентов кремнеземистую осадочную породу в количестве 75-85 от общего ее количества нагревают до температуры 200-300^oC.To achieve a technical result, before mixing the components, siliceous sedimentary rock in an amount of 75-85 of its total amount is heated to a temperature of 200-300 ^o C.

При этом активная минеральная добавка, каковой является кремнеземистая осадочная порода, частично теряя химически связанную воду, приобретает дополнительную энергию активации на поверхности гидратных фаз, получаемых при затворении водой измельченной смеси портландцементного клинкера, гипса и минеральной добавки, что понижает плотность, повышает водоцементное отношение, а также прочность образцов цементного раствора. In this case, an active mineral additive, which is a siliceous sedimentary rock, partially losing chemically bound water, acquires additional activation energy on the surface of hydrated phases obtained by mixing with water a ground mixture of Portland cement clinker, gypsum and a mineral additive, which lowers the density, increases the water-cement ratio, and also the strength of the cement slurry samples.

Было установлено, что при введении нагретой кремнеземистой осадочной породы менее 75 от общего количества образуется недостаточно активных центров для получения указанных свойств. It was found that with the introduction of heated siliceous sedimentary rock of less than 75 of the total amount, insufficiently active centers are formed to obtain these properties.

При содержании нагретой добавки более 85 ввиду высокой концентрации активных кислотных центров снижается время схватывания цементного раствора. When the content of the heated additive is more than 85, due to the high concentration of active acid sites, the setting time of the cement slurry is reduced.

При уменьшении температуры нагрева кремнеземистой осадочной породы менее 200^oC не образуется достаточного количества активных кислотных центров, что не может обеспечить снижение плотности, повышение водоцементного отношения и прочности образцов цементного раствора.With a decrease in the temperature of heating of siliceous sedimentary rock below 200 ^o C, a sufficient number of active acid centers are not formed, which cannot provide a decrease in density, increase in water-cement ratio and strength of samples of cement mortar.

При увеличении температуры нагрева выше 300^oC образуется высокая концентрация активных кислотных центров, но снижает время схватывания цементного раствора.With increasing heating temperature above 300 ^o C, a high concentration of active acid sites is formed, but reduces the setting time of the cement slurry.

Нагрев указанной кремнеземистой осадочной породы может производиться в различных агрегатах, например в муфельной печи, туннельной печи. The heating of said siliceous sedimentary rock can be carried out in various units, for example, in a muffle furnace, a tunnel furnace.

Однако наиболее предпочтительным является нагрев во вращающейся печи, поскольку противоток движения материала навстречу факелу и перемешивание материала в печи позволяет с высокой точностью выдержать параметры нагрева минеральной добавки для получения цементного раствора с заданными свойствами. При этом требуется менее тщательная подготовка материала по гранулометрическому составу, чем для муфельной и туннельной печей. However, heating in a rotary kiln is most preferable, since the countercurrent flow of the material towards the torch and mixing of the material in the kiln allows to withstand the heating parameters of the mineral additive with high accuracy to obtain a cement mortar with desired properties. This requires less thorough preparation of the material according to particle size distribution than for muffle and tunnel kilns.

Дополнительным отличием предложенного способа является то, что перед смешиванием в композицию дополнительно вводят углеродсодержащий компонент при следующем соотношении компонентов, мас. An additional difference of the proposed method is that before mixing the carbon-containing component is additionally introduced into the composition in the following ratio of components, wt.

Портландцементный клинкер 43-52
Гипс 5-7
Кремнеземистая осадочная порода 45-60
Углеродсодержащий компонент 1-2
Углеродсодержащий компонент нейтрализует излишние кислотные центры, введенные нагретой кремнеземистой осадочной породой, и способствует повышению водоцементного отношения и сроков схватывания цементного раствора. Кроме того, углеродсодержащий компонент является интенсификатором помола цемента. Введение его менее 1 приводит к уменьшению сроков схватывания и налипанию частиц цемента на мелющие тела.Portland cement clinker 43-52
Gypsum 5-7
Siliceous sedimentary rock 45-60
Carbon component 1-2
The carbon-containing component neutralizes excess acid sites introduced by heated siliceous sedimentary rock and helps increase the water-cement ratio and the setting time of the cement slurry. In addition, the carbon-containing component is an intensifier for grinding cement. The introduction of it less than 1 leads to a reduction in the setting time and the adhesion of cement particles to the grinding media.

При содержании углеродсодержащего компонента более 2 увеличивается водоотделение цементного раствора. When the content of the carbon-containing component is more than 2, the water separation of the cement slurry increases.

Предлагаемый способ получения цемента заключается в следующем. The proposed method for producing cement is as follows.

Для получения цемента берут портландцементный клинкер ТОО "Алит" (г. Сухой Лог), соответствующий ГОСТ 1581-91 п. 1.3.1. гипс Ергачинского месторождения, соответствующий ГОСТ 4013-82, минеральную добавку в виде кремнеземистой осадочной породы, в частности трепел и опока Сухоложского месторождения (в смеси содержание трепела 40-70 мас. опоки 30-60 мас.) и углеродсодержащий компонент, который является вскрышной породой Алтынайского месторождения антрацитовых углей и содержит, мас. To obtain cement, take Portland cement clinker Alit LLP (Sukhoi Log), corresponding to GOST 1581-91, paragraph 1.3.1. gypsum of the Ergachinsky deposit, corresponding to GOST 4013-82, a mineral additive in the form of siliceous sedimentary rock, in particular tripoli and the flask of the Sukholozhsky deposit (in the mixture the content of tripoli is 40-70 wt. flask 30-60 wt.) and the carbon-containing component, which is overburden Altynai deposits of anthracite coal and contains, by weight.

Легколетучие 450^oC 6,0
Труднолетучие 950^oC 1,7
SiO₂ 57,90
Al₂O₃ 23,22
Fe₂O₃ 3,42
CaO 3,07
Потери при прокаливании 0,13
Для получения цемента по известному способу указанные портландцементный клинкер с кремнеземистой осадочной породой и гипсом измельчали в трубной мельнице в течений 30 мин до остатка на сите 008 15
Для получения цемента по предлагаемому способу перед смешиванием 75-85 кремнеземистой осадочной породы от общего ее количества нагревали во вращающейся печи до температуры 200-300^oC. Размеры кремнеземистой осадочной породы 0-100 мм. Затем смешивали портландцементный клинкер с нагретой кремнеземистой осадочной породой (75-85) и добавляли просушенную до влажности 15 кремнеземистую осадочную породу (15-25), а углеродсодержащую добавку вводили в гипс. Размеры углеродсодержащей добавки составляли 1-100 мм. Все компоненты поступали в трубную мельницу открытого цикла помола, где они измельчались в течении 30 мин до остатка на сите 008 15-18
Составы шихт для получения цемента приведены в таблице: состав 1 по известному способу, состав 2 с нагретой кремнеземистой осадочной породой без углеродсодержащей добавки, составы 3-4 с нагретой кремнеземистой осадочной породой и углеродсодержащим компонентом.Volatile 450 ^o C 6.0
Hard volatile 950 ^o C 1,7
SiO ₂ 57.90
Al ₂ O ₃ 23.22
Fe ₂ O ₃ 3.42
CaO 3.07
Loss on ignition 0.13
To obtain cement by a known method, said Portland cement clinker with siliceous sedimentary rock and gypsum was crushed in a tube mill for 30 minutes to a residue on a sieve 008 15
To obtain cement according to the proposed method, before mixing 75-85 siliceous sedimentary rock of its total amount was heated in a rotary kiln to a temperature of 200-300 ^o C. the Dimensions of siliceous sedimentary rock 0-100 mm Then Portland cement clinker was mixed with heated siliceous sedimentary rock (75-85) and silica sedimentary rock dried to a moisture content of 15 (15-25) was added, and the carbon-containing additive was introduced into gypsum. The sizes of the carbon-containing additive were 1-100 mm. All components were fed into an open grinding tube mill, where they were ground for 30 minutes to a sieve residue of 008 15-18
The compositions of the blends for cement are shown in the table: composition 1 according to the known method, composition 2 with a heated siliceous sedimentary rock without a carbon-containing additive, compositions 3-4 with a heated siliceous sedimentary rock and a carbon-containing component.

В таблице приведены показатели цементного раствора. Растекаемость, плотность, водоотделение, время загустевания и сроки схватывания определялись по ГОСТ 267998-85 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". The table shows the performance of the cement mortar. Spreadability, density, water separation, thickening time and setting time were determined according to GOST 267998-85 "Cement grouting. Test methods."

Предел прочности при изгибе определялся по ГОСТ 267998.2-85 "Цементы тампонажные. Методы испытаний". The bending strength was determined according to GOST 267998.2-85 "Cement grouting. Test methods".

Как видно из таблицы, плотность цементного раствора по предлагаемому способу ниже плотности по известному способу на 10-13 водоцементное отношение выше на 5-10 а предел прочности при изгибе образцов выше на 30-75 As can be seen from the table, the density of the cement according to the proposed method is lower than the density by the known method by 10-13, the water-cement ratio is 5-10 higher and the tensile strength when bending the samples is 30-75 higher

Claims

1. A method of producing cement by mixing and grinding Portland cement clinker, gypsum and a mineral additive in the form of a siliceous sedimentary rock, characterized in that before mixing and grinding the components, 75 to 85% silica sedimentary rock is heated to 200 - 300 ^o C.

2. The method according to claim 1, characterized in that before mixing the carbon-containing component is additionally introduced in the following ratio of components, wt.

Portland cement clinker 43 52
Gypsum 5 7
Siliceous sedimentary rock 45 50
Carbon-containing component 1 2h