RU2276115C2 - Binding agent - Google Patents

Binding agent Download PDF

Info

Publication number
RU2276115C2
RU2276115C2 RU2003136225/03A RU2003136225A RU2276115C2 RU 2276115 C2 RU2276115 C2 RU 2276115C2 RU 2003136225/03 A RU2003136225/03 A RU 2003136225/03A RU 2003136225 A RU2003136225 A RU 2003136225A RU 2276115 C2 RU2276115 C2 RU 2276115C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sulfur
binding agent
dicyclopentadiene
waste
binder
Prior art date
Application number
RU2003136225/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003136225A (en
Inventor
Лиди Васильевна Кухаренко (RU)
Лидия Васильевна Кухаренко
Нелли Викторовна Личман (RU)
Нелли Викторовна Личман
Иван Владимирович Никитин (RU)
Иван Владимирович Никитин
Original Assignee
Норильский индустриальный институт
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 Норильский индустриальный институт filed Critical Норильский индустриальный институт
Priority to RU2003136225/03A priority Critical patent/RU2276115C2/en
Publication of RU2003136225A publication Critical patent/RU2003136225A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276115C2 publication Critical patent/RU2276115C2/en

Links

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: BINDING AGENT COMPOSITION.
SUBSTANCE: claimed binding agent includes sulfur, dicyclopentadiene, fine dispersed filler, such as waste from neutralization containing (mass %) SiO2 38.56; Al2O3 2.3; Fe2O3 37.0; CaO 10.0; MgO 2.0; S 10; Cu 0.12; Co 0.016 in the next component ratio (mass %): sulfur 45.0-50.0; dicyclopentadiene 2.3-2.5; and balance: said waste.
EFFECT: environmental friendly binding agent of low cost, low water absorption, high chemical resistance, without losses of strength of prepared articles.
1 tbl

Description

Изобретение относится к составам вяжущих и может найти применение при изготовлении серобетонных изделий и строительных конструкций на основе серного вяжущего, для заливки деформационных швов в гидротехнических сооружениях, химически стойких покрытий для защиты аппаратуры и строительных конструкций от кислотной и солевой коррозии, при изготовлении кислото- и солестойких полов. Изобретение расширяет области использования техногенных отходов цветной металлургии и предусматривает утилизацию отходов, улучшая экологическую обстановку в регионе.The invention relates to binders and can be used in the manufacture of sulfur concrete products and building structures based on sulfur binders, for pouring expansion joints in hydraulic structures, chemically resistant coatings to protect equipment and building structures from acid and salt corrosion, in the manufacture of acid and salt resistant sexes. The invention expands the use of industrial non-ferrous metallurgy wastes and provides for the utilization of waste, improving the environmental situation in the region.

Известно вяжущее (авторское свидетельство №2176222, МПК7 С 04 В 28/36), включающее серу, наполнитель - тонкоизмельченный диатомит и добавку - бифенил.Known astringent (copyright certificate No. 2176222, IPC 7 C 04 B 28/36), including sulfur, filler - finely divided diatomite and additive - biphenyl.

Недостатки этого вяжущего: большие энергетические затраты для подготовки специального тонкодисперсного наполнителя. Химическая стойкость вяжущего на диатомите недостаточно высока.The disadvantages of this binder: high energy costs for the preparation of a special fine filler. The chemical resistance of the binder on diatomite is not high enough.

Известна бетонная смесь (авторское свидетельство №1477714, МПК7 С 04 В 28/36), состав которой по сути является серным вяжущим, включающая в качестве наполнителя молотый песок, отход производства серной кислоты (серный шлам) и гач.A concrete mixture is known (copyright certificate No. 1477714, IPC 7 C 04 B 28/36), the composition of which is essentially a sulfur binder, including ground sand, waste from the production of sulfuric acid (sulfur sludge) and gach as a filler.

Недостатком данной смеси является то, что измельчение кварцевого песка невозможно довести до дисперсности, приводящей к максимальной плотности материала. Это влечет за собой избыточную пористость, повышенное водопоглощение, а также высокую себестоимость материала. Коэффициент коррозионной стойкости 1,21 скорее говорит не о химической стойкости материала, а о том, что материал вступает в химические реакции с окружающей средой, образуя продукты, временно упрочняющие структуру. Однако авторами не приводятся результаты исследования длительной химической стойкости.The disadvantage of this mixture is that the grinding of quartz sand cannot be brought to dispersion, leading to a maximum density of the material. This entails excessive porosity, increased water absorption, as well as high cost of the material. Corrosion resistance coefficient 1.21 rather speaks not about the chemical resistance of the material, but about the fact that the material enters into chemical reactions with the environment, forming products that temporarily strengthen the structure. However, the authors do not present the results of a study of long-term chemical resistance.

Известна сырьевая смесь (US №4348313, опубл.07.09.1982 г.), включающая серу, кварц, известняк, дициклопентадиен и олигомер циклопентадиена.Known raw mix (US No. 4348313, publ. 07/07/1982), including sulfur, quartz, limestone, dicyclopentadiene and cyclopentadiene oligomer.

Недостатком данной смеси является то, что способ ее приготовления имеет тенденцию компонентов смеси к водопоглощению, что приводит к неоднородности составов.The disadvantage of this mixture is that the method of its preparation has a tendency for the components of the mixture to absorb water, which leads to heterogeneity of the compositions.

Наиболее близкой к предлагаемой (US №5004799, опубл. 02.04.1991 г.) является сырьевая смесь аналогичного состава, дополнительно подвергающаяся грануляции для достижения однородности.Closest to the proposed (US No. 5004799, publ. 02.04.1991) is a raw material mixture of a similar composition, additionally subjected to granulation to achieve uniformity.

Недостатком данной смеси (US №4348313, US №5004799) является то, что в качестве минеральной добавки, играющей роль наполнителя, используется известняк или кварц, а измельчение известняковой или кварцевой муки невозможно довести до дисперсности, приводящей к максимальной плотности материала, что влечет за собой избыточную пористость.The disadvantage of this mixture (US No. 43438313, US No. 5004799) is that limestone or quartz is used as a filler mineral, and grinding of limestone or quartz flour cannot be brought to dispersion, leading to a maximum density of the material, which entails excess porosity.

Технический эффект, достигаемый при использовании заявляемого вяжущего, заключается в:The technical effect achieved by using the inventive binder is:

а) повышении плотности серных композиций при улучшении свойств серного вяжущего за счет высокой дисперсности наполнителя - отвальных "хвостов" нейтрализации с удельной поверхностью 6400 см2/г и размерами зерен менее 64 микрон;a) increasing the density of sulfur compositions while improving the properties of sulfur binder due to the high dispersion of the filler - dump "tailings" of neutralization with a specific surface area of 6400 cm 2 / g and grain sizes less than 64 microns;

б) уменьшении пористости и водопоглощения за счет образования более однородной и мелкокристаллической структуры серного вяжущего;b) a decrease in porosity and water absorption due to the formation of a more uniform and finely crystalline structure of sulfur binder;

в) увеличении коррозионной стойкости серного вяжущего не только за счет химической стойкости серы, но и за счет кислото- и солестойкости "хвостов";c) an increase in the corrosion resistance of sulfur binder, not only due to the chemical resistance of sulfur, but also due to the acid and salt resistance of the “tails”;

г) снижении себестоимости серного вяжущего за счет замены природных наполнителей кислотостойкими тонкодисперсными отходами металлургической промышленности без существенной потери прочности и химической стойкости.d) reducing the cost of sulfur binder by replacing natural fillers with acid-resistant finely divided waste from the metallurgical industry without significant loss of strength and chemical resistance.

Заявляемое серное вяжущее для изготовления строительных конструкций и изделий, содержащее серу, неорганический тонкодисперсный наполнитель и модифицирующую добавку, согласно изобретению содержит в качестве наполнителя отвальные "хвосты" нейтрализации состава, мас.%: SiO2-38,56; Al2O3-2,3; Fe2O3-37,0; CaO-10,0; MgO-2,0; S-10; Cu-0,12; Со-0,016, а в качестве модифицирующей добавки дициклопентадиен при следующем содержании компонентов, мас.%:The inventive sulfur binder for the manufacture of building structures and products containing sulfur, an inorganic finely divided filler and a modifying additive, according to the invention, contains dumping tails of composition neutralization as a filler, wt.%: SiO 2 -38.56; Al 2 O 3 -2.3; Fe 2 O 3 -37.0; CaO-10.0; MgO-2.0; S-10; Cu-0.12; Co-0.016, and as a modifying additive dicyclopentadiene in the following components, wt.%:

сера sulfur 45,0÷50,0;45.0 ÷ 50.0; дициклопентадиен dicyclopentadiene 2,3÷2,5;2.3 ÷ 2.5; "хвосты" tails остальное.rest.

Технический эффект достигается тем, что кристаллические модификации серы удачно сочетаются с тонкодисперсностью "хвостов", упрочняя структуру образцов. Сера имеет несколько аллотропных модификаций, две из которых α- и β-кристаллическая сера. Обе содержат гофрированные кольца S8 с расстоянием S-S 2,05 Å и углом S-S-S 108°, которые расположены один над другим, образуя столбики. Эти столбики, в свою очередь, располагаясь параллельно один другому, образуют слои, причем столбики каждого следующего слоя расположены перпендикулярно направлению столбиков предыдущего слоя. Дисперсность "хвостов" вполне подходит для заполнения полостей столбиков, предельно уплотняя структуру, что приводит к минимальной пористости, минимальному водопоглощению и максимальной прочности.The technical effect is achieved by the fact that crystalline modifications of sulfur are successfully combined with the fineness of the “tails”, strengthening the structure of the samples. Sulfur has several allotropic modifications, two of which are α- and β-crystalline sulfur. Both contain corrugated rings S 8 with a distance of SS 2.05 Å and an angle SSS of 108 °, which are located one above the other, forming columns. These columns, in turn, located parallel to one another, form layers, and the columns of each next layer are located perpendicular to the direction of the columns of the previous layer. The dispersion of the "tails" is quite suitable for filling the cavities of the columns, extremely compacting the structure, which leads to minimal porosity, minimal water absorption and maximum strength.

Помимо α- и β-кристаллических форм серы в расплаве при температуре выше 160°С формируется модификация μ-серы, а именно полимерной серы.In addition to the α- and β-crystalline forms of sulfur in the melt, at a temperature above 160 ° С, a modification of μ-sulfur, namely polymer sulfur, is formed.

В застывшем расплаве образуется трехкомпонентная система, в которой под действием нагрузок полимерная сера, растягиваясь, деформируется и перераспределяет напряжения на наиболее высокомодульный компонент - кристаллические модификации α- и β-серы.A three-component system is formed in the solidified melt, in which, under the action of loads, the polymer sulfur stretches, deforms, and redistributes stresses to the most high-modulus component — crystalline modifications of α- and β-sulfur.

Для приготовления заявляемого состава применяются:For the preparation of the claimed composition are used:

- в качестве связующего - сера техническая комовая или газовая, отвечающая требованиям ГОСТ 127-93.1, с температурой плавления 119°С; вязкость при температуре 149°С-6,6×10 Па·с;- as a binder - sulfur technical lump or gas, meeting the requirements of GOST 127-93.1, with a melting point of 119 ° C; viscosity at a temperature of 149 ° C-6.6 × 10 Pa · s;

- в качестве наполнителя - отвальные "хвосты" нейтрализации, полученные при очистке жидкой фазы пульпы отходов серосульфидной флотации медно-никелевого сульфидного концентрата от железа и цветных металлов, представляющие собой тонкодисперсный материал с удельной поверхностью 6400 см2/г и размерами зерен менее 64 микрон. Отвальные "хвосты" являются инертным продуктом, вступающим в реакцию при температуре выше 300°С только с концентрированной соляной кислотой. Инфракрасная спектроскопия показала, что химическая стойкость отвальных "хвостов" составляет 0,98-0,99. Химический состав, мас.%: SiO2 - 38,56; Al2O3 - 2,3; Fe2O3 - 37,0; CaO - 10,0; MgO - 2,0; S - 10; Cu - 0,12; Со - 0,016;- as a filler, dump neutralization “tails” obtained by cleaning the liquid phase of the pulp of the sulfur-sulfide flotation waste of copper-nickel sulfide concentrate from iron and non-ferrous metals, which are a finely dispersed material with a specific surface of 6400 cm 2 / g and grain sizes less than 64 microns. The dump "tails" are an inert product that reacts at temperatures above 300 ° C only with concentrated hydrochloric acid. Infrared spectroscopy showed that the chemical resistance of the dump "tails" is 0.98-0.99. Chemical composition, wt.%: SiO 2 - 38.56; Al 2 O 3 - 2.3; Fe 2 O 3 - 37.0; CaO - 10.0; MgO - 2.0; S is 10; Cu - 0.12; Co - 0.016;

- в качестве модифицирующей добавки используется дициклопентадиен (ТУ 2416-024-05766801-94), представляющий собой жидкость, являющуюся побочным продуктом при изготовлении искусственного каучука на заводах резиношинной промышленности. Эмпирическая формула С10Н12.- dicyclopentadiene (TU 2416-024-05766801-94), which is a liquid that is a by-product in the manufacture of artificial rubber at rubber tire factories, is used as a modifying additive. The empirical formula is C 10 H 12 .

Способ изготовления вяжущего заключается в следующем.A method of manufacturing a binder is as follows.

Расплав серы доводят до температуры 140°С и при перемешивании в него вводят небольшими порциями дициклопентадиен (5% от массы серы).The sulfur melt is brought to a temperature of 140 ° C and, with stirring, dicyclopentadiene (5% by weight of sulfur) is introduced into it in small portions.

После получения однородного расплава к нему добавляют нагретые до такой же температуры "хвосты". Затем после тщательного перемешивания полученную композицию укладывают в нагретые формы и охлаждают до нормальной температуры. Образцы для испытаний готовят в виде кубиков с размером ребра 7,07 см и призм размером 2×7×7 см и 1×1×3 см. При исследовании вяжущего испытания проводят на образцах составов серной композиции, приведенных в табл.1.After obtaining a homogeneous melt, tails heated to the same temperature are added to it. Then, after thorough mixing, the resulting composition is placed in heated molds and cooled to normal temperature. Test samples are prepared in the form of cubes with a rib size of 7.07 cm and prisms of 2 × 7 × 7 cm and 1 × 1 × 3 cm. In the study of astringent testing, samples of the sulfur composition are given in Table 1.

Была проведена оценка прочности композитов.The strength of the composites was evaluated.

Для оценки длительной химической стойкости в течение одного года образцы выдерживались в солевых и кислотных растворах, а также в среде электролизной ванны медного завода. Признаков разрушения и потери прочности не наблюдалось.To assess the long chemical resistance for one year, the samples were kept in saline and acid solutions, as well as in the environment of an electrolysis bath of a copper plant. No signs of failure or loss of strength were observed.

Состав и преимущества заявляемого вяжущего по сравнению с прототипами представлены в табл.1.The composition and advantages of the inventive binder in comparison with the prototypes are presented in table 1.

Применение заявляемого вяжущего позволит повысить плотность и химическую стойкость против кислотной агрессии, значительно снизить водопоглощение, себестоимость, решить экологические проблемы за счет утилизации отходов.The use of the inventive binder will increase the density and chemical resistance against acid aggression, significantly reduce water absorption, cost, solve environmental problems through waste disposal.

Таблица 1Table 1 №составовNo. of compositions Содержание компонентов, масс.%The content of components, wt.% Показатели качества бетонаConcrete Quality Indicators СераSulfur Дицикло-пентадиенDicyclo-pentadiene ОлигомерOligomer Отход производства серной кислоты (серный шлам)Sulfuric acid production waste (sulfur sludge) Отвальные "хвосты"Dump "tails" Молотый песокGround sand Кварцевый песокQuartz sand ГачGach ИзвестнякLimestone Начальная прочность, МПаInitial strength, MPa Водопоглощение,%Water absorption,% Коэффициент химической стойкости в 94%-ной Н2SO4 The coefficient of chemical resistance in 94% H 2 SO 4 Известный состав (а.с. 1477714)Known composition (as.with. 1477714) 1one -- -- -- 60,060.0 -- 35,035.0 -- 5,05,0 -- 11,411,4 0,3250.325 1,211.21 Известные составы (US №4348313)Known Formulations (US No. 4348313) 22 2121 3,753.75 1,251.25 -- -- -- -- -- 2121 56,356.3 -- 1one 33 2323 3,753.75 1,251.25 -- -- -- 7777 -- -- 42,642.6 -- 1one Предлагаемые составыSuggested formulations 4four 40,040,0 2,02.0 -- -- 58,058.0 -- -- -- -- 36,236,2 0,090.09 0,940.94 55 42,542.5 2,12.1 -- -- 55,455,4 -- -- -- -- 37,137.1 0,070,07 0,970.97 66 45,045.0 2,32,3 -- -- 52,752.7 -- -- -- -- 37,637.6 0,050.05 0,990.99 77 47,547.5 2,42,4 -- -- 50,150.1 -- -- -- -- 38,238,2 0,040.04 0,990.99 88 50,050,0 2,52,5 -- -- 47,547.5 -- -- -- -- 37,737.7 0,050.05 0,990.99 99 52,552,5 2,62.6 -- -- 44,944.9 -- -- -- -- 37,237,2 0,060.06 0,980.98 1010 55,055.0 2,82,8 -- -- 42,242,2 -- -- -- -- 36,836.8 0,060.06 0,960.96

Claims (1)

Вяжущее, включающее серу, дициклопентадиен, тонкодисперсный наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве указанного наполнителя отвальные "хвосты" нейтрализации состава, мас.%: SiO2 38,56, Al2O3 2,3, Fe2O3 37,0, CaO 10,0, MgO 2,0, S 10, Cu 0,12, Co 0,016 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%:An astringent, including sulfur, dicyclopentadiene, a finely divided filler, characterized in that it contains dump “tailings” of composition neutralization as a specified filler, wt.%: SiO 2 38.56, Al 2 O 3 2,3, Fe 2 O 3 37 , 0, CaO 10.0, MgO 2.0, S 10, Cu 0.12, Co 0.016 in the following ratio of binder components, wt.%: СераSulfur 45,0-50,045.0-50.0 ДициклопентадиенDicyclopentadiene 2,3-2,52.3-2.5 Указанные "хвосты"Specified Tails ОстальноеRest
RU2003136225/03A 2003-12-15 2003-12-15 Binding agent RU2276115C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136225/03A RU2276115C2 (en) 2003-12-15 2003-12-15 Binding agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136225/03A RU2276115C2 (en) 2003-12-15 2003-12-15 Binding agent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003136225A RU2003136225A (en) 2005-05-27
RU2276115C2 true RU2276115C2 (en) 2006-05-10

Family

ID=35824273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003136225/03A RU2276115C2 (en) 2003-12-15 2003-12-15 Binding agent

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276115C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448924C2 (en) * 2010-06-23 2012-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук Sulphur concrete composition

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448924C2 (en) * 2010-06-23 2012-04-27 Учреждение Российской академии наук Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук Sulphur concrete composition

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003136225A (en) 2005-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111954648B (en) Desert sand and filamentary cellulose in concrete and mortar
CN105541201B (en) A kind of high tenacity haydite concrete and preparation method thereof
EP2435380A1 (en) Concrete compositions
KR101700017B1 (en) Sulfur Steel-Slag Aggregate Concrete
WO2005012203A2 (en) Method for preparing materials containing binder systems derived from amorphous silica and bases
CN111056808A (en) Full-granularity steel slag pavement base material for heavy-load pavement
CN105859219B (en) A kind of half-flexible pavement paste materials and preparation method thereof
RU2519464C2 (en) Method of obtaining stable sulphur-binding composition and composition obtained thereof
CN107573006A (en) A kind of fiber reinforcement magnesium oxysulfide red mud plate and preparation method
US20070068422A1 (en) Modified sulphur and product comprising modified sulphur as binder
RU2281262C1 (en) Composition for producing building materials
RU2276115C2 (en) Binding agent
RU2448929C1 (en) Crude mixture and method of producing said mixture for nanostructured autoclave foamed concrete
KR101746271B1 (en) Disposal of Sulfur Through Use as Sand-Sulfur Mortar
CN107902959B (en) Asphalt loss layer and preparation method and application thereof
KR102338303B1 (en) Composition for sidewalk block comprising oyster shells
KR101223705B1 (en) Sulfur polymer composition
RU2306285C2 (en) Sulfur binder and sulfur/concrete mix
RU2276119C2 (en) The raw materials mixture for production of the building structures and articles
Hawa et al. Effect of water-to-powder ratios on the compressive strength and microstructure of metakaolin based geopolymers
CN100515983C (en) Preparation method of asphalt cement mortar for railway ballastless track
RU2439025C1 (en) Crude mixture for making construction articles and structures
CN112010586B (en) Red mud desalted sea sand AC-16 asphalt mixture and preparation method thereof
US20120272871A1 (en) Concrete composition
RU2779939C1 (en) Raw material mixture for the production of silicate bricks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051216