RU2375323C2 - Method of obtaining silicokieserite bonding material - Google Patents

Method of obtaining silicokieserite bonding material Download PDF

Info

Publication number
RU2375323C2
RU2375323C2 RU2006144638/03A RU2006144638A RU2375323C2 RU 2375323 C2 RU2375323 C2 RU 2375323C2 RU 2006144638/03 A RU2006144638/03 A RU 2006144638/03A RU 2006144638 A RU2006144638 A RU 2006144638A RU 2375323 C2 RU2375323 C2 RU 2375323C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnesium
product
decomposition
water
magnesium oxide
Prior art date
Application number
RU2006144638/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006144638A (en
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ"
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 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" filed Critical Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ"
Priority to RU2006144638/03A priority Critical patent/RU2375323C2/en
Publication of RU2006144638A publication Critical patent/RU2006144638A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2375323C2 publication Critical patent/RU2375323C2/en

Links

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

FIELD: construction industry.
SUBSTANCE: method of obtaining silicokieserite bonding material by mixing magnesium-containing production waste: powdered non-standard magnesite grade or serpentinite powder with strong sulphuric acid heated to 40°C in the ratio 1:1, by adding the decomposition of silica-containing addition and magnesium oxide to the obtained product in 'decomposition product : the above addition : magnesium oxide' ratio = 10:1-2:0.2-1.0 with further fine grinding. In the above method as silica-containing addition there can be used tripolite or filtered solid residue after being leached during 30 minutes with water heated to 90°C, at solid : liquid within 1:1-3 of the dried decomposition product, and from water phase, after the above leaching by means of magnesium sulphate crystallisation, drying and grinding there obtained is market product.
EFFECT: improving strength and water resistance at improving ecology owing to production wastes being used, decrease of energy consumption and increase of output of target product.
2 cl, 12 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способам приготовления воздушных вяжущих, используемых в производстве монолитных бетонных изделий в строительстве полов, стеновых конструкций зданий и сооружений.The invention relates to the field of building materials, in particular to methods for preparing air binders used in the manufacture of monolithic concrete products in the construction of floors, wall structures of buildings and structures.

Как правило, в строительном деле широко используются, кроме портландцементных вяжущих, дефицит которых в России постоянно нарастает со скоростью 3-3,5 млн тонн в год, воздушные вяжущие-гипсовые и известковые. Применение магнезиальных и кизеритовых вяжущих, обладающих значительно большей (в 10 раз) прочностью и твердостью по сравнению с гипсовыми в производстве строительных конструкций весьма ограничено из-за малых объемов их производства в России и необходимости ввоза их от заграничных поставщиков.As a rule, in the construction business, in addition to Portland cement binders, the deficit of which in Russia is constantly growing at a speed of 3-3.5 million tons per year, air binder-gypsum and lime. The use of magnesia and kieserite binders, which have significantly higher (10 times) strength and hardness compared to gypsum in the production of building structures, is very limited due to the small volumes of their production in Russia and the need to import them from foreign suppliers.

Прочность изделий из кизеритовых и силикокизеритовых вяжущих достигает прочности изделий из портландцемента, составляя величины через день твердения до 24-30 МПА, а через 28 суток - 41-60 МПА. Указанные вяжущие, состоящие из моногидросульфата магния (MgSO4·H2O) [1, 2], в России не производятся.The strength of products made from kieserite and silicokiserite binders reaches the strength of products made from Portland cement, amounting to 24-30 MPA after a day of curing, and 41-60 MPA after 28 days. These binders, consisting of magnesium monohydrosulfate (MgSO 4 · H 2 O) [1, 2], are not produced in Russia.

В настоящее время производство магнезиальных вяжущих ведется с применением горно-геологических работ на месте залегания магнезитов, которые после соответствующей подготовки и обжига переводятся в жженую магнезию (оксид магния), которая затворяется для получения бетона растворами хлорида магния или сульфата магния. В практике используют соль семиводного сульфата магния высокой чистоты.Currently, the production of magnesia binders is carried out using mining and geological work at the site of magnesite, which, after appropriate preparation and firing, is converted to burnt magnesia (magnesium oxide), which is closed to obtain concrete with solutions of magnesium chloride or magnesium sulfate. In practice, a salt of high purity magnesium sulfate heptahydrate is used.

Указанное производство магнезиальных вяжущих имеет серьезные недостатки, связанные с необходимостью проведения трудоемких и основательных горных работ на месторождениях брусита и магнезита, большими энергозатратами на ведение процессов диссоциации магнезита в высокотемпературных агрегатах, нарушением экологии: разрушением почвенного лесного покрова земли и водоисточников, выбросами пыли и углекислого газа, и выпуском низкого качества вяжущего. Сульфаты магния готовят из сернокислых разбавленных растворов, связанных с необходимостью выполнения дорогостоящего процесса замкнутого водооборота.The specified production of magnesia binders has serious drawbacks associated with the need for labor-intensive and thorough mining at brucite and magnesite deposits, high energy consumption for conducting processes of magnesite dissociation in high-temperature aggregates, environmental disruption: destruction of the soil forest cover of the earth and water sources, gas emissions and dust and gas emissions , and the release of low quality binder. Magnesium sulfates are prepared from dilute sulfate solutions associated with the need to perform an expensive closed-loop process.

Одним из самых важных вопросов в реализации приоритетного национального проекта «Доступное и комфортное жилье гражданам России» является вопрос увеличения мощностей промышленности строительных материалов (портландцемента, гипсовых, магнезиальных, известковых вяжущих) и конструкционных изделий на основе интенсивного использования стратегических техногенных продуктов: отходов промышленности, вторичного сырья и местных материалов.One of the most important issues in the implementation of the priority national project “Affordable and Comfortable Housing for Russian Citizens” is the issue of increasing the capacity of the building materials industry (Portland cement, gypsum, magnesia, lime binders) and structural products based on the intensive use of strategic industrial products: industrial waste, secondary raw materials and local materials.

Наиболее значимы для строительства отходы промышленности, объемы которых в суммарном исчислении превосходят величину 17,0 миллиардов тонн [3].Industrial waste, the volume of which in total terms exceeds the value of 17.0 billion tons, is most significant for construction [3].

Россия поставлена перед объективным фактом и обстоятельствами неотступно развивать промышленность, способную вовлечь в производственную переработку техногенные побочные материалы.Russia has been confronted with an objective fact and circumstances of relentlessly developing industry capable of involving technogenic by-products into production processing.

В настоящее время потребность в нормальной хозяйственной деятельности России (по подсчетам экономистов) может быть удовлетворена на 60% только за счет промышленного использования энергетических «запасников», остальные же 40% за счет увеличения добычи топливно-энергетических ресурсов (нефть и газ).At present, the need for normal economic activity in Russia (according to economists) can be satisfied by 60% only due to the industrial use of energy "reserves", the remaining 40% due to an increase in the production of fuel and energy resources (oil and gas).

Магнийсодержание отходы промышленности - это энергетические «запасники», в которые вложено до 40-60% тепловой и материальной энергии химических процессов, плавильных технологий, энергии вскрышных и измельчительных работ, сушки и трудовой энергии людей, которые могут быть использованы для преодоления дефицита вяжущих. Они составляют величину 3,0 млрд тонн, представляют собой в большей части уже подготовленный для переработки материал, который следует осваивать только с применением новых технологических решений. Запасы техногенных продуктов, пригодных для производства новых вяжущих и строительных изделий из них, огромны. Только в Башкортостане и других регионах имеются порядка 2 млрд тонн серпентинита. В Восточной Сибири, на Дальнем Востоке и Биробиджане («Кульдурское» месторождение брусита) имеются большие объемы сырья попутного извлечения магнийсодержащих компонентов, которые по малозатратным технологиям могут быть переработаны в строительные изделия и серпентинитовые безцементные вяжущие марок 750-1500 [4].Magnesium content industrial waste is energy “storage” in which up to 40-60% of the thermal and material energy of chemical processes, smelting technology, energy stripping and grinding, drying and labor energy of people that can be used to overcome the deficit of binders is invested. They amount to 3.0 billion tons, for the most part they are material already prepared for processing, which should be mastered only using new technological solutions. The stocks of technogenic products suitable for the production of new binders and building products from them are huge. Only in Bashkortostan and other regions there are about 2 billion tons of serpentinite. In Eastern Siberia, the Far East and Birobidzhan (the “Kuldurskoye” brucite deposit) there are large volumes of raw materials for the associated extraction of magnesium-containing components, which can be processed using low-cost technologies into building products and serpentinite cementless cementitious grades 750-1500 [4].

С другой стороны, во всем мире растут промышленные отходы, связанные с накоплением серы, образующейся в результате очистки нефти и газа, а также газовыбросов металлургических производств, ТЭЦ. Непрерывно нарастают серосодержащие отходы, производство элементарной серы в 2006 году по данным IFA достигло величины 23 млн 760 тыс. тонн в год, но рынок серы постоянно падает из-за сокращения объемов производства серной кислоты, используемой для производства фосфорных удобрений [5].On the other hand, industrial wastes around the world are growing, associated with the accumulation of sulfur resulting from the refining of oil and gas, as well as gas emissions from metallurgical plants and thermal power plants. Sulfur-containing wastes are constantly growing, the production of elemental sulfur in 2006 according to IFA reached 23 million 760 thousand tons per year, but the sulfur market is constantly falling due to the reduction in the production of sulfuric acid used for the production of phosphate fertilizers [5].

Следует отметить, что сера является относительно новым энергоисточником, ее эффективность в 6 раз выше природного газа, однако интенсивное использование этого топлива сдерживается ограниченным применением концентрированной серной кислоты, ввод новых мощностей которой в мире превышает величину 8 млн 720 тыс. тонн в год (2001-2003 гг.) к уже имеющимся.It should be noted that sulfur is a relatively new energy source, its efficiency is 6 times higher than natural gas, but the intensive use of this fuel is constrained by the limited use of concentrated sulfuric acid, the commissioning of new capacities in the world exceeding 8 million 720 thousand tons per year (2001- 2003) to the existing ones.

Одним из направлений использования серной кислоты является производство эффективных вяжущих для строительства.One of the uses of sulfuric acid is the production of effective binders for construction.

Известные способы производства вяжущих основаны на высокоэнергозатратных обжиге или сушке исходных селективно выработанных в горных условиях карбонат- или сульфатсодержащих пород, теплозатраты при этом составляют (условного топлива на 1 т вяжущего) при производстве портландцемента - 215 кг у.т.,Known methods for the production of binders are based on high-energy roasting or drying of the initial carbonate- or sulfate-containing rocks selectively produced in the mountains, the heat consumption in this case is (equivalent fuel per 1 ton of binder) in the production of Portland cement - 215 kg equivalent,

извести - 204,lime - 204,

оксида магния - 189,magnesium oxide - 189,

экстрих-гипса - 160,extreme gypsum - 160,

ангидрита - 145,anhydrite - 145,

силикокизерита - 107,silicokiserite - 107,

высокопрочного гипсового вяжущего - 106 иhigh strength gypsum binder - 106 and

алебастра - 55 кг у.т. [6].Alabaster - 55 kg.t. [6].

Известные способы производства оксида магния (3030 кДж на 1 кг MgO при температуре обжига 650-760°С) и второго необходимого компонента сульфата магния (MgSO4·7Н2О) являются высокоэнергоемкими (более 245 кг у.т.), смеси которых пригодны для получения магнезиальных бетонов и изделий из них [7]. Для получения магнезиального бетона применяют водный раствор сернокислого магния в количестве 16-20% и оксид магния - 80-84%. Сроки схватывания не ранее 20-35 мин, а конец схватывания наступает не позднее 6 час от начала затворения, прочность на изгиб через 28 суток равна 2-4,5 МПА.Known methods for the production of magnesium oxide (3030 kJ per 1 kg of MgO at a firing temperature of 650-760 ° C) and the second necessary component of magnesium sulfate (MgSO 4 · 7H 2 O) are highly energy-intensive (more than 245 kg of equivalent fuel), mixtures of which are suitable to obtain magnesia concrete and products from them [7]. To obtain magnesia concrete, an aqueous solution of magnesium sulfate in an amount of 16-20% and magnesium oxide - 80-84% are used. The setting time is not earlier than 20-35 min, and the end of setting occurs no later than 6 hours from the start of mixing, the bending strength after 28 days is 2-4.5 MPA.

Кизеритовое или силикокизеритовое вяжущее представляет собой тонкий порошок, состоящий из MgSO4·H2O·nSiO2, содержание в нем: MgO от 28,7 до 20,4%; SO3 от 37,4 до 41,0%; аморфный SiO2 от 29,5 до 35,7%; Н2O связанной от 8,4 до 9,2%. Содержание кизерита в силикокизерите колеблется в интервале 64,5-70,5%. Как и кизерит, силикокизерит затворяют водой. Начало схватывания силикокизеритового теста не позднее 5 мин, а окончание через 8-20 мин. Нормальная густота 55%. Прочность на изгиб через 1 день 1,5 МПА, а через 28 суток 41,0 МПА.Kiserite or silicokiserite binder is a fine powder consisting of MgSO 4 · H 2 O · nSiO 2 , the content in it: MgO from 28.7 to 20.4%; SO 3 from 37.4 to 41.0%; amorphous SiO 2 from 29.5 to 35.7%; H 2 O bound from 8.4 to 9.2%. The content of kieserite in silicokizer is in the range of 64.5-70.5%. Like kieserite, silicokiserite is shut with water. The start of the setting of the silicokiserite test is not later than 5 minutes, and the end after 8-20 minutes. Normal density is 55%. Bending strength after 1 day is 1.5 MPA, and after 28 days 41.0 MPA.

Известен способ получения силикокизеритового (кизеритового) вяжущего обезвоживанием эпсомита - семиводного сульфата магния или его смесей с тонкомолотым кремнесодержащим компонентом [4, 8]. Кизерит также получают в качестве нерастворимого отхода при водной обработке природных калийных солей [8] (см. главу У. М.Е.Позин Технология минеральных солей, стр.160). Получаемый отход содержит кизерит и другие примеси, снижающие его эффективность как вяжущего.There is a method of producing silicokiserite (kieserite) binder by dehydration of epsomite - seven-water magnesium sulfate or its mixtures with a finely ground siliceous component [4, 8]. Kieserite is also obtained as an insoluble waste in the water treatment of natural potassium salts [8] (see the chapter U. M.E. Pozin Technology of mineral salts, p. 160). The resulting waste contains kieserite and other impurities that reduce its effectiveness as a binder.

Другой способ получения одноводного сульфата магния заключается в нагревании магнезита или доломита в водном растворе сульфата аммония. Образующийся раствор MgSO4·H2O после отгонки аммиака концентрируется для осаждения CaSO4, а затем перерабатывается на магний сульфат [9]. Недостатком способа является его трудоемкость и необходимость переработки больших объемов воды и водно-газовой фазы. Получаемый кизерит имеет низкие прочностные характеристики.Another method for producing monohydrous magnesium sulfate is to heat magnesite or dolomite in an aqueous solution of ammonium sulfate. The resulting solution of MgSO 4 · H 2 O after distillation of ammonia is concentrated to precipitate CaSO 4 , and then processed to magnesium sulfate [9]. The disadvantage of this method is its complexity and the need for processing large volumes of water and the gas-water phase. The resulting kieserite has low strength characteristics.

Предложено получать сульфаты магния обработкой водных суспензий (Т:Ж=1:1 по массе) тонкоизмельченного минерала серпентина с размером частиц меньше 0,075 мм серной кислотой. Полученную массу разбавляют водой и фильтруют, образовавшийся раствор подвергают выпарке и кристаллизации, амморфный кремнезем отбрасывают [9, 10].It is proposed to obtain magnesium sulfates by treating aqueous suspensions (T: W = 1: 1 by weight) of the finely divided serpentine mineral with a particle size of less than 0.075 mm sulfuric acid. The resulting mass is diluted with water and filtered, the resulting solution is subjected to evaporation and crystallization, amorphous silica is discarded [9, 10].

Недостатками известных способов и способа, выбранного за прототип, является: большие затраты на тепловую обработку исходного сырья, необходимость работать с водными растворами и суспензиями, что связано с процессами выпарки больших количеств влаги, необходимостью утилизации влажных отходов, солевых растворов и аммиака. Получаемые кизерит или силикокизерит не обладают высокими характеристиками как вяжущие.The disadvantages of the known methods and the method chosen for the prototype are: the high cost of heat treatment of the feedstock, the need to work with aqueous solutions and suspensions, which is associated with the processes of evaporation of large quantities of moisture, the need for disposal of wet waste, saline solutions and ammonia. The resulting kieserite or silicokiserite do not have high binders.

Целью настоящего изобретения является расширение сырьевой базы и улучшения экологии за счет использования отходов промышленности, снижения энергозатрат, повышение выхода целевого продукта, повышение прочности и водостойкости строительных изделий из получаемого воздушного вяжущего, а также получение высококондиционных сульфатов магния.The aim of the present invention is to expand the raw material base and improve the environment through the use of industrial waste, reducing energy consumption, increasing the yield of the target product, increasing the strength and water resistance of building products from the resulting air binder, as well as obtaining highly standard magnesium sulfates.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве сырья используют магнийсодержащие отходы промышленности: пылевидные и некондиционные сорта магнезита и, в первую очередь, серпентинит, молотый до фракции - 0,5 мм, которые в сухом виде подают для разложения при перемешивании в нагретую до 40°С концентрированную серную кислоту, взятую по массе к магнийсодержащему отходу 1:1; к полученному полупродукту реакции добавляют кремнеземсодержащую добавку (трепел) и оксид магния в соотношении по массе продукт разложения:трепел:оксид магния, равном 10:1-2:0,2-1,0; смесь направляют на тонкий помол для получения целевого силикокизеритового вяжущего. Для получения сульфатов магния полупродукт взаимодействия магнийсодержащего отхода с концентрированной серной кислотой выщелачивают водой при Т:Ж в интервале 1:1-3 и температуре 90°С, водную фазу отделяют фильтрованием и из нее кристаллизуют сульфаты магния, которые сушат и размалывают в качестве товарного продукта; водную фазу выпаривают, а твердый остаток после водного выщелачивания сушат и направляют в качестве кремнеземсодержащей добавки на помол с продуктом разложения.This goal is achieved by the fact that magnesium-containing industrial wastes are used as raw materials: dusty and substandard varieties of magnesite and, first of all, serpentinite, milled to a fraction of 0.5 mm, which are fed in a dry state for decomposition with stirring in a heated to 40 ° With concentrated sulfuric acid, taken by weight to the magnesium-containing waste 1: 1; silica-containing additive (Tripoli) and magnesium oxide are added to the obtained reaction product in the ratio by weight of the decomposition product: Tripoli: magnesium oxide equal to 10: 1-2: 0.2-1.0; the mixture is sent to a fine grinding to obtain the desired silicokiserite binder. To obtain magnesium sulfates, the intermediate of the interaction of magnesium-containing waste with concentrated sulfuric acid is leached with water at T: G in the range 1: 1-3 and a temperature of 90 ° C, the aqueous phase is separated by filtration and magnesium sulfates are crystallized from it, which are dried and ground as a commercial product ; the aqueous phase is evaporated, and the solid residue after water leaching is dried and sent as a silica-containing additive to the grinding with the decomposition product.

Объектом получения по данному способу является силикокизеритовое вяжущее и соли сульфата магния.The object of this method is a silicokiserite binder and magnesium sulfate salts.

Сопоставительный анализ известных способов показывает, что предлагаемый способ обладает существенной новизной, изобретательским уровнем и полезен для использования в строительном деле и промышленности. Предлагаемый способ предусматривает:A comparative analysis of known methods shows that the proposed method has a significant novelty, inventive step and is useful for use in the construction industry and industry. The proposed method provides:

- использование отходов промышленности - в первую очередь, серпентинита или пылевидных и некондиционных магнезитов;- the use of industrial wastes - primarily serpentinite or dusty and substandard magnesites;

- проведение процесса получения силикокизерита в безводной среде, непосредственно в концентрированной серной кислоте, что сразу за счет экзотермического эффекта реакции взаимодействия, сопровождающегося разрушением кристаллических решеток минералов, позволяет получать смесь кизерита и активного кремнезема с высоким выходом, названного нами силикокизеритом, по реакции:- carrying out the process of producing silicokiserite in an anhydrous medium, directly in concentrated sulfuric acid, which immediately due to the exothermic effect of the reaction of reaction, accompanied by the destruction of the crystal lattices of minerals, allows you to get a mixture of kieserite and active silica in high yield, called silicokiserite, by the reaction:

Mg6Si4O10(OH)8+6H2SO4=6MgSO4·H2O+4SiO2+4H2O+643 ккал, за счет теплоты реакции вода испаряется в процессе разложения минералов;Mg 6 Si 4 O 10 (OH) 8 + 6H 2 SO 4 = 6MgSO 4 · H 2 O + 4SiO 2 + 4H 2 O + 643 kcal, due to the heat of reaction, water evaporates during the decomposition of minerals;

- присутствие активного кремнезема повышает прочностные свойства вяжущего и его водостойкость по сравнению с чистым кизеритом;- the presence of active silica increases the strength properties of the binder and its water resistance compared to pure kieserite;

- дополнительная нейтрализация оксидом магния непрореагировавшей кислоты в продукте разложения повышает качество целевого продукта;- additional neutralization with magnesium oxide of unreacted acid in the decomposition product improves the quality of the target product;

- активный кремнезем, образующийся в процессе разложения серпентинита, адсорбирует на себе примесные элементы, что позволяет при водном выщелачивании продукта разложения серпентинита серной кислотой получать высокочистый сульфат магния по сравнению с другими способами.- active silica, formed in the process of decomposition of serpentinite, adsorbs impurity elements on itself, which makes it possible to obtain high-purity magnesium sulfate when water leaching the decomposition product of serpentinite by sulfuric acid in comparison with other methods.

Химический состав серпентинита - отхода асбестообогатительных комбинатов, достаточно стабилен и для различных месторождений колеблется незначительно. Содержание основных компонентов следующее (мас.%): MgO - 35,5;СаО - 0,43; SiO2 - 38,5; CO2 - 0,77; ппп - 13,2; Fе2O3 - 7,0.The chemical composition of serpentinite - a waste of asbestos-enrichment plants, is quite stable and varies slightly for various deposits. The content of the main components is as follows (wt.%): MgO - 35.5; CaO - 0.43; SiO 2 38.5; CO 2 0.77; checkpoint - 13.2; Fe 2 O 3 - 7.0.

Исследования показали, что процесс разложения магнийсодержащих отходов: серпентинита или пылевидного некондиционного магнезита идет быстро, продолжительность разложения материала находится в интервале 0,3-0,5 час. Продукт разложения подлежит тщательному растиранию и помолу в присутствии кремнеземсодержащей добавки и оксида магния, который при нейтрализации образует дополнительное количество кизерита. Установлены оптимальные соотношения реагирующих компонентов, которые соответствуют отношению масс 1:1. При меньших соотношениях значительно уменьшается выход целевого продукта, при больших расходах серной кислоты реакция идет на 100%, однако необходимо для полной нейтрализации увеличивать расход дорогостоящего оксида магния, что не целесообразно. При оптимальном соотношении магнийсодержащего отхода и концентрированной серной кислоты расход на нейтрализацию продукта реакции укладывается в соотношение 10:0,2-1,0.Studies have shown that the process of decomposition of magnesium-containing waste: serpentinite or pulverized substandard magnesite proceeds quickly, the duration of decomposition of the material is in the range of 0.3-0.5 hours. The decomposition product is subject to thorough grinding and grinding in the presence of a silica-containing additive and magnesium oxide, which, when neutralized, forms an additional amount of kieserite. The optimal ratio of reacting components that correspond to a mass ratio of 1: 1 is established. At lower ratios, the yield of the target product is significantly reduced; at high sulfuric acid consumption, the reaction proceeds by 100%; however, to completely neutralize, it is necessary to increase the consumption of expensive magnesium oxide, which is not advisable. With the optimal ratio of magnesium-containing waste and concentrated sulfuric acid, the consumption for neutralization of the reaction product fits into the ratio of 10: 0.2-1.0.

В процессе исследований способа получения силикокизерита из серпентинита и серной кислоты установлено, что вяжущие свойства, особенно водостойкость, получаемых изделий из силикокизеритового вяжущего возрастают с увеличением содержания в нем активных кремнесодержащих добавок. В качестве кремнесодержащей добавки использовали трепел Калужского месторождения. Найдено, что при оптимальном соотношении по массе продукта разложения и добавляемого трепела в интервале 10:1-2 наблюдается стабильность прочностных характеристик и водопоглощения опытных изделий из силикокизерита. Результаты приведены в табл.1.In the process of researching the method of producing silicokiserite from serpentinite and sulfuric acid, it was found that the astringent properties, especially water resistance, of the products obtained from silicokiserite binder increase with an increase in the content of active silicon-containing additives in it. As siliceous additives used tripoli Kaluga deposits. It was found that with an optimal ratio by weight of the decomposition product and added tripoli in the range of 10: 1-2, stability of strength characteristics and water absorption of the experimental products from silicokiserite is observed. The results are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Изделие из силикокизеритаProduct made of silicokiserite Соотношение продукта разложения и трепелаThe ratio of decomposition product and tripoli Время твердения н.к. минHardening time min Прочность, МПА суткиStrength, MPA day Водопоглощение (%)Water absorption (%) КубикиCubes 10:0,510: 0.5 2,52.5 4,54,5 6,06.0 15,015.0 10:0,810: 0.8 3,03.0 6,06.0 6,96.9 15,115.1 10×1010 × 10 10:1,010: 1,0 10,010.0 23,023.0 34,034.0 8,08.0 10:1,510: 1,5 10,510.5 23,023.0 33,833.8 8,28.2 10:1,810: 1.8 11,011.0 24,024.0 35,035.0 8,08.0 10:2,010: 2.0 12,012.0 24,024.0 36,036.0 8,08.0 10:2,210: 2.2 12,012.0 24,324.3 29,529.5 8,58.5 10:2,510: 2.5 12,012.0 24,024.0 12,012.0 8,98.9 Балочка из кизерита 4×4×16Kiserite Bead 4 × 4 × 16 -- 4,04.0 7,07.0 7,27.2 20,620.6

Все исследования проводили в титановых сосудах и приспособлениях. Аналогичные результаты были получены при исследованиях процесса разложения тонкомолотых отходов магнезита, корректировки получаемого полупродукта с помощью трепела и оксида магния при помоле получаемых смесей и испытании целевого продукта.All studies were carried out in titanium vessels and devices. Similar results were obtained when studying the process of decomposition of finely ground magnesite waste, adjusting the resulting intermediate using tripoli and magnesium oxide when grinding the resulting mixtures and testing the target product.

Исследования водного выщелачивания продуктов взаимодействия магнийсодержащих отходов с серной кислотой показали, что выход соли сульфата магния зависит от следующих параметров: с увеличением температуры суспензии до 90°С он растет и достигает своего максимального значения 99,8%. При малых Ж:Т выход в водную фазу целевого продукта падает до 58,9%, а при больших Ж:Т возникают большие энергетические затраты на упаривание и отделение сульфатов магния. Оптимальным является Т:Ж=1:1.Studies of water leaching of the products of the interaction of magnesium-containing waste with sulfuric acid showed that the yield of magnesium sulfate salt depends on the following parameters: with an increase in the temperature of the suspension to 90 ° C, it grows and reaches its maximum value of 99.8%. For small W: T, the yield in the aqueous phase of the target product drops to 58.9%, and for large W: T there are large energy costs for evaporation and separation of magnesium sulfates. The optimum is T: W = 1: 1.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБАEXAMPLES OF IMPLEMENTING THE METHOD

Пример 1. В титановый смеситель, снабженный перемешивающим и истирающим устройством, загружали предварительно нагретую до 40°С концентрированную серную кислоту массой 200 г и плотностью 1,84 г/см3. При включенном перемешивающем устройстве в смеситель постепенно загружали сухой порошкообразный серпентинит в количестве 200 г. Смесь загустевала, сильно разогревалась и начинала кипеть; кипение суспензии сопровождалась выделением газообразной воды. Полученную растертую и сыпучую массу анализировали, измеряя рН, выгружали половину массы в отдельный сосуд для водного выщелачивания, а другую равную ей долю направляли в шаровую фарфоровую мельницу, снабженную фарфоровыми шарами, смешивая предварительно продукт разложения с оксидом магния и трепелом в соотношении 10:0,2-1,0:1,0-2,0. Полученную смесь анализировали на содержание свободных ионов водорода. После помола смеси до тонины частиц - 0,07 мм, ее выгружали и силикокизеритовое вяжущее использовали для приготовления теста с водой при водо-твердом отношении, равном 0,57, формовали кубики, которые после твердения испытывали через 28 суток. Вторую часть продукта выщелачивали водой при Т:Ж=1:1 в течение 30 мин и температуре выщелачивающей воды, равной 90°С. Полученную суспензию отфильтровывали и фильтрат упаривали до предельного насыщенния раствора по сульфату магния, из которого кристаллизовали чистую соль. Отделенный фильтрованием сульфат магния сушили и измельчали. Выход сульфата магния из полупродукта разложения равен 99,8%. Остаток после отделения сульфата магния сушили и направляли на смешения с первой частью полупродукта разложения, соблюдая оптимальное отношение кремнеземистой добавки, добавляемой вместо трепела.Example 1. In a titanium mixer equipped with a stirrer and abrasion device, concentrated sulfuric acid, preheated to 40 ° C., weighing 200 g and a density of 1.84 g / cm 3 was charged. When the mixing device was turned on, dry powder serpentinite in an amount of 200 g was gradually loaded into the mixer. The mixture thickened, became very hot and began to boil; boiling of the suspension was accompanied by the release of gaseous water. The obtained pulverized and granular mass was analyzed by measuring pH, half of the mass was unloaded into a separate vessel for water leaching, and another equal share was sent to a ball porcelain mill equipped with porcelain balls, previously mixing the decomposition product with magnesium oxide and tripoli in a ratio of 10: 0. 2-1.0: 1.0-2.0. The resulting mixture was analyzed for the content of free hydrogen ions. After grinding the mixture to a particle fineness of 0.07 mm, it was unloaded and a silicokiserite binder was used to prepare a dough with water at a water-hard ratio of 0.57, cubes were formed, which after hardening were tested after 28 days. The second part of the product was leached with water at T: W = 1: 1 for 30 min and a temperature of leaching water equal to 90 ° C. The resulting suspension was filtered and the filtrate was evaporated to the maximum saturation of the solution with magnesium sulfate, from which a pure salt crystallized. Magnesium sulfate separated by filtration was dried and ground. The output of magnesium sulfate from the intermediate decomposition is equal to 99.8%. The residue after separation of magnesium sulfate was dried and sent to mix with the first part of the intermediate decomposition, observing the optimal ratio of siliceous additives added instead of tripoli.

Пример 2. В титановый смеситель, снабженный перемешивающим и истирающим устройством, загружали, как в примере 1, серную кислоту, к которой постепенно присыпали пылевидные отходы магнезита в количестве 200 г. Смесь сразу начинала сильно разогреваться и кипеть. Реакция сопровождалась сильным вспениванием за счет выделения большого количества углекислого газа и парообразной воды. После выдерживания реакционной массы при перемешивании и истирании она становилась сыпучей и легко выгружалась из реактора. Полученный полупродукт выгружали и направляли на тонкий помол в присутствии трепела и оксида магния, как в примере 1.Example 2. In a titanium mixer equipped with a mixing and abrasion device, sulfuric acid was loaded, as in Example 1, to which 200 mg of magnesite dusty waste was gradually sprinkled. The mixture immediately began to become very hot and boil. The reaction was accompanied by strong foaming due to the release of a large amount of carbon dioxide and vaporous water. After keeping the reaction mass with stirring and abrasion, it became loose and easily unloaded from the reactor. The resulting intermediate was unloaded and sent to a fine grinding in the presence of tripoli and magnesium oxide, as in example 1.

Пример 3. Поступают, как в примере 1, добавляя к серной кислоте 180 г серпентинита, далее, как в примере 1.Example 3. Do as in example 1, adding to sulfuric acid 180 g of serpentinite, then, as in example 1.

Пример 4. Поступают, как в примере 1, добавляя к серной кислоте 220 г серпентинита, далее, как в примере 1.Example 4. Do as in example 1, adding to sulfuric acid 220 g of serpentinite, then, as in example 1.

Пример 5. Поступают, как в примере 1, смешивая полученный полупродукт разложения с трепелом и оксидом магния, взятыми в соотношении с продуктом разложения 10:0,8:0,5; далее, как в примере 1.Example 5. Do as in example 1, mixing the resulting decomposition intermediate with tripoli and magnesium oxide, taken in proportion to the decomposition product of 10: 0.8: 0.5; further, as in example 1.

Пример 6. Поступают, как в примере 1, смешивая полученный полупродукт разложения с трепелом и оксидом магния, взятыми в соотношении с продуктом разложения 10:2,2:0,5; далее поступают, как в примере 1.Example 6. Do as in example 1, mixing the resulting decomposition intermediate with tripoli and magnesium oxide, taken in proportion to the decomposition product of 10: 2.2: 0.5; then proceed as in example 1.

Пример 7. Поступают, как в примере 1, смешивая полученный полупродукт разложения с трепелом и оксидом магния, взятыми в соотношении с продуктом разложения 10:1,5:0,18; далее поступают, как в примере 1.Example 7. Act as in example 1, mixing the resulting decomposition intermediate with tripoli and magnesium oxide, taken in proportion to the decomposition product 10: 1.5: 0.18; then proceed as in example 1.

Пример 8. Поступают, как в примере 1, смешивая полученный полупродукт разложения с трепелом и оксидом магния, взятыми в соотношения и с продуктом разложения 10:1,5:1,2; далее поступают, как в примере 1.Example 8. Act as in example 1, mixing the obtained decomposition intermediate with tripoli and magnesium oxide, taken in the ratio and with the decomposition product 10: 1,5: 1,2; then proceed as in example 1.

Пример 9. Поступают, как в примере 1, отделяют половину полупродукта разложения и выщелачивают ее водой при температуре 90°С при Т:Ж суспензии 1:0,9; далее поступают, как в примере 1.Example 9. Act as in example 1, separate half of the decomposition intermediate and leach it with water at a temperature of 90 ° C at T: W suspension of 1: 0.9; then proceed as in example 1.

Пример 10. Поступают, как в примере 1, выщелачивая водой полупродукт разложения при Т:Ж суспензии 1:1,2; далее поступают, как в примере 1.Example 10. Act as in example 1, leaching with water the intermediate decomposition at T: W suspension 1: 1,2; then proceed as in example 1.

Пример 11. Поступают, как в примере 1, выщелачивая полупродукт разложения водой, нагретой до 80°С, и Т:Ж суспензии 1:1, далее, как в примере 1.Example 11. Act as in example 1, leaching the intermediate decomposition of water heated to 80 ° C, and T: W suspension 1: 1, then, as in example 1.

Пример 12. Нагревают в сушильном барабане при температуре 200°С в течение 5 часов предварительно тонкоизмельченную смесь семиводного сульфата магния (эпсомита) с трепелом, взятыми в соотношении 1:1, смесь сильно комкуется, динамика удаления воды из смеси контролируется термографически. Полученный продукт охлаждают и снова тонко истирают. Полученный порошок используют для приготовления теста с водой при водно-твердом отношении 0,58. Приготовленные образцы бетона изучают. Результаты испытаний представлены в табл.2Example 12. Heated in a drying drum at a temperature of 200 ° C for 5 hours, a pre-finely ground mixture of seven-water magnesium sulfate (epsomite) with tripoli, taken in a ratio of 1: 1, the mixture crumpled strongly, the dynamics of water removal from the mixture is controlled thermographically. The resulting product is cooled and again finely rubbed. The resulting powder is used to prepare a dough with water at a water-solid ratio of 0.58. The prepared concrete samples are studied. The test results are presented in table.2

Таблица 2table 2 Пример №Example No. Выход силикокизерита, %The yield of silicokiserite,% Выход сульфата магния, при выщелачивании, %The output of magnesium sulfate, with leaching,% Свойства получаемого силикокизеритаProperties of the obtained silicokiserite Начало схватывания, минSetting time, min Прочность, МПАStrength, MPA Водопоглащение, %Water absorption,% 1one 22 33 4four 55 66 1one 100,0100.0 99,899.8 12,012.0 36,236,2 8,08.0 22 100,0100.0 99,899.8 10,510.5 30,230,2 8,68.6 33 95,295.2 90,190.1 3,03.0 6,06.0 20,520.5 4four 100,0100.0 95,695.6 2,52.5 4,04.0 20,320.3 55 98,998.9 98,398.3 3,53,5 3,03.0 19,019.0 66 100,0100.0 89,289.2 3,03.0 3,03.0 21,621.6 77 100,0100.0 92,192.1 5,55.5 4,04.0 19,019.0 88 100,0100.0 92,092.0 4,24.2 3,53,5 20,120.1 99 100,0100.0 68,068.0 10,010.0 30,630.6 9,09.0 1010 100,0100.0 71,071.0 11,511.5 36,036.0 8,48.4 11eleven 100,0100.0 60,060.0 12,012.0 35,835.8 8,88.8 1212 67,067.0 -- 2,52.5 5,65,6 14,814.8

Полученные результаты дают основания считать, что разработанный способ получения силикокизерита и солей сульфата магния имеет преимущества не только по лучшим технологическим параметрам, но и по качеству получаемого вяжущего, а также по экологическим показателям, позволяя вовлечь в промышленный оборот и строительство многотоннажные магнийсодержащие отходы и, что самое важное, он позволяет использовать концентрированную серную кислоту и утилизировать тепло от использования отходов серы.The results obtained suggest that the developed method for the production of silicokiserite and magnesium sulfate salts has advantages not only in terms of the best technological parameters, but also in the quality of the binder, as well as in environmental indicators, allowing the inclusion of large tonnage magnesium-containing wastes in industrial circulation and construction, and that most importantly, it allows the use of concentrated sulfuric acid and to utilize heat from the use of sulfur waste.

С использованием разработанного способа проведены лабораторные стендовые испытания по получению силикокизеритового вяжущего для изготовления строительных элементов и деталей, а также изготовлению высокочистых солей магния как товарного продукта.Using the developed method, laboratory bench tests were carried out to obtain a silicokiserite binder for the manufacture of building elements and parts, as well as the manufacture of high-purity magnesium salts as a commercial product.

Claims (2)

1. Способ получения силикокизеритового вяжущего путем смешения магнийсодержащего отхода промышленности: пылевидного некондиционного сорта магнезита или серпентинитового порошка с нагретой до 40°С концентрированной серной кислотой, в соотношении 1:1, добавления к полученному продукту разложения кремнеземсодержащей добавки и оксида магния в соотношении продукт разложения: указанная добавка; оксид магния = 10:1-2:0,2-1,0 с последующим тонким помолом.1. A method of producing a silicokiserite binder by mixing a magnesium-containing industrial waste: a dusty substandard grade of magnesite or serpentinite powder with concentrated sulfuric acid heated to 40 ° C, in a 1: 1 ratio, adding to the obtained decomposition product a silica-containing additive and magnesium oxide in the ratio of decomposition product: specified additive; magnesium oxide = 10: 1-2: 0.2-1.0 followed by fine grinding. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащей добавки используют трепел или отфильтрованный твердый остаток после выщелачивания в течение 30 мин водой, нагретой до 90°С, при Т:Ж в интервале 1:1-3 продукта разложения высушенного, а из водной фазы после указанного выщелачивания путем кристаллизации сульфата магния, сушки и измельчения получают товарный продукт. 2. The method according to claim 1, characterized in that as a silica-containing additive use tripoli or filtered solid residue after leaching for 30 minutes with water heated to 90 ° C, at T: G in the range 1: 1-3 of the decomposition product of dried and from the aqueous phase after the specified leaching by crystallization of magnesium sulfate, drying and grinding to obtain a marketable product.
RU2006144638/03A 2006-12-15 2006-12-15 Method of obtaining silicokieserite bonding material RU2375323C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006144638/03A RU2375323C2 (en) 2006-12-15 2006-12-15 Method of obtaining silicokieserite bonding material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006144638/03A RU2375323C2 (en) 2006-12-15 2006-12-15 Method of obtaining silicokieserite bonding material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006144638A RU2006144638A (en) 2008-06-20
RU2375323C2 true RU2375323C2 (en) 2009-12-10

Family

ID=41489784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006144638/03A RU2375323C2 (en) 2006-12-15 2006-12-15 Method of obtaining silicokieserite bonding material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375323C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006144638A (en) 2008-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh et al. Making of anhydrite cement from waste gypsum
US9631257B2 (en) Process for the treatment of a silicate mineral
US11479472B2 (en) Systems and methods to recover value-added materials from gypsum
JPS63502103A (en) magnesium cement
Belkheiria et al. Recycling of Moroccan coal gangue in the elaboration of a Portland clinker
Alaoui-Belghiti et al. Optimization of conditions to convert phosphogypsum into Ca (OH) 2 and Na2SO4
RU2375323C2 (en) Method of obtaining silicokieserite bonding material
JP2018043896A (en) Silicate fertilizer and production method thereof
JP5946721B2 (en) Method for producing phosphate fertilizer
JP7079101B2 (en) How to make silicic acid fertilizer
Antropova et al. A new method of obtaining potassium magnesium sulfate and magnesium aluminate spinel from synnyrite, a potassium-rich aluminosilicate raw material
Zeng et al. Dehydration behaviors and properties of anhydrite II prepared by phosphogypsum with low-temperature calcination
JP6804131B2 (en) Silicic acid fertilizer and its manufacturing method
RU2712737C1 (en) Processing method of magnesium-containing material
RU2371406C2 (en) Method of producing anhydrite-containing binder
KR102487238B1 (en) Method for preparing langbeinite-potassium magnesium sulfate fertilizer and aluminum sulfate, and langbeinite-potassium magnesium sulfate fertilizer and and aluminum sulfate prepared using the same
RU2818698C1 (en) Method of producing magnesium-ammonium phosphate from saponite sludge
CN115087619B (en) Method for preparing phosphoric acid and clinker processed calcium sulfate of quality suitable for commercial and industrial use
CN105819470B (en) The method for preparing potassium sulfate with the insoluble rich potassium aluminium mineral of compound salt treatment
CN102424390A (en) Method for comprehensively utilizing ludwigite
RU2277515C2 (en) Method for preparing anhydride binding agent
CN102115823B (en) Method for preparing iron and aluminum and co-producing sodium sulfate from bayer process red mud
Egamberdiev Synthesis of Sulphoaluminate-Belite Clinkers
Collado et al. Characterization and reuse of waste from the magnesium nitrate fertilizer industry
RU2371407C2 (en) Method of producing anhydrite-containing binder

Legal Events

Date Code Title Description
FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20090602

FA94 Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees)

Effective date: 20090602

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20090618

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111216