RU2437853C1 - Industrial waste discharge preservation composition - Google Patents

Industrial waste discharge preservation composition Download PDF

Info

Publication number
RU2437853C1
RU2437853C1 RU2010121990A RU2010121990A RU2437853C1 RU 2437853 C1 RU2437853 C1 RU 2437853C1 RU 2010121990 A RU2010121990 A RU 2010121990A RU 2010121990 A RU2010121990 A RU 2010121990A RU 2437853 C1 RU2437853 C1 RU 2437853C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
water
waste
portland cement
liquid
Prior art date
Application number
RU2010121990A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Андреевич Толстунов (RU)
Сергей Андреевич Толстунов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority to RU2010121990A priority Critical patent/RU2437853C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2437853C1 publication Critical patent/RU2437853C1/en

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: mining. ^ SUBSTANCE: composition includes filler, Portland cement, adhesive and water. As filler there used is foundry waste - waste moulding sand, adhesive - mixture of liquid glass and liquid aluminium sulphate, at the following component ratio, wt %: waste moulding sand 82.5-87; Portland cement 5.0-8.2; adhesive (mixture of liquid glass and liquid aluminium sulphate) 2-0.5; water - the rest. ^ EFFECT: increasing physical and mechanical properties, reducing water saturation of materials at the ambient temperature variation. ^ 1 tbl

Description

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно к композиту для консервации промышленных отвалов отходов производства и отвалов бытовых отходов. В простейшем случае консервация отвалов промышленных и бытовых отходов состоит в возведении ограждения по периметру отвала путем проведения глубоких траншей и заполнения траншей строительными смесями или бетонами. После затвердевания бетона в траншеях производят установку подпорной стенки. Подпорная стенка препятствует движению по поверхности отвала грунтовых и дождевых вод. Отвалы могут содержать горючие отходы, которые самовозгораются и наносят ущерб окружающей среде. Поэтому подпорные стенки предотвращают распространение пожаров.The invention relates to mining, and more particularly to a composite for preserving industrial waste dumps and domestic waste dumps. In the simplest case, the conservation of dumps of industrial and household waste consists in erecting a fence around the perimeter of the dump by conducting deep trenches and filling the trenches with building mixtures or concrete. After the hardening of concrete in the trenches, the retaining wall is installed. The retaining wall prevents the movement of groundwater and rainwater on the surface of the dump. Dumps may contain combustible waste that spontaneously ignites and damage the environment. Therefore, retaining walls prevent the spread of fires.

Известен способ консервации и изоляции техногенных месторождений (патент RU №2301300 от 13.02.2006 г.). Способ состоит в создании искусственного покрытия техногенных месторождений защитной пленкой с последующей насыпкой слоями грунта. Недостаток способа - слабая защита поверхности месторождения от подпорных вод, трудность локализации и тушения пожаров от самовозгорания под слоями пород.A known method of preservation and isolation of industrial deposits (patent RU No. 2301300 from 02.13.2006). The method consists in creating an artificial coating of anthropogenic deposits with a protective film, followed by pouring with layers of soil. The disadvantage of this method is the poor protection of the surface of the field from retaining water, the difficulty of localization and extinguishing fires from spontaneous combustion under rock layers.

Известна композиция для устройства конструктивных слоев дорожных одежд (авт.св. №655775 RU, опубл.30.12.1977 г.), включающая, мас.%:A known composition for the device structural layers of pavement (ed. St. No. 655775 RU, publ. 30.12.1977), including, wt.%:

ПортландцементPortland cement 8-108-10 Глицериновый гудронGlycerin tar 0,05-0,150.05-0.15 Связной грунтCohesive soil ОстальноеRest

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция (Петрашевский Р.Ц. Цементогрунт в дорожном строительстве Белоруссии. М.: Автомобильные дороги, 1965, №7, с.13) по устройству дорожных оснований, выбранная в качестве прототипа, включающая, мас.%:The closest in technical essence and the achieved effect is the composition (Petrashevsky R.Ts. Cementogrunt in the road construction of Belarus. M: Roads, 1965, No. 7, p.13) on the device of road bases, selected as a prototype, including, by weight .%:

Мелкий песокFine sand 82-8682-86 ПортландцементPortland cement 7-107-10 ВодаWater ОстальноеRest

Недостатками известных композиций является их низкая прочность при сжатии и растяжении, низкая морозоустойчивость, а также высокая величина водонасыщения.The disadvantages of the known compositions are their low compressive and tensile strength, low frost resistance, as well as high water saturation.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение физико-механических свойств и снижение водонасыщенности материалов при изменении температуры окружающей среды, используемых для консервации отвалов промышленных и бытовых отходов.The technical result of the invention is to increase the physicomechanical properties and reduce the water saturation of materials when the ambient temperature changes, used to preserve dumps of industrial and household waste.

Технический результат достигается тем, что композиция, включающая заполнитель, портландцемент и воду, отличающаяся тем, что она согласно изобретению в качестве заполнителя содержит отход литейного производства - отработанную формовочную землю, адгезионный материал - смесь жидкого стекла и жидкого сульфата алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The technical result is achieved in that the composition comprising a filler, Portland cement and water, characterized in that according to the invention as a filler it contains foundry waste - used molding sand, adhesive material - a mixture of liquid glass and liquid aluminum sulfate in the following ratio of ingredients, wt .%:

Отработанная формовочная земляSpent molding land 82,5-8782.5-87 ПортландцементPortland cement 5,0-8,25.0-8.2 Адгезионный материал (смесь жидкого стекла и жидкого сульфата алюминия)Adhesive material (a mixture of liquid glass and liquid aluminum sulfate) 2-0,52-0.5 ВодаWater ОстальноеRest

Отработанная формовочная земля (ОФЗ) является отходом литейного производства и после использования вывозится в больших количествах в отвалы. Она представляет собой порошкообразный материал темно-серого или черного цвета плотностью 2,41-2,48 г/см3, объемной насыпной массой 1,38-1,42 г/см3, пустотностью в неуплотненном состоянии 41-45%. Модуль крупности ее находится в пределах 1,1-1,2, что соответствует мелкому песку. Основным составляющим компонентом являются зерна кварца SiO2 с примесью других окислов.Spent molding land (OFZ) is foundry waste and, after use, is transported in large quantities to dumps. It is a powdery material of dark gray or black color with a density of 2.41-2.48 g / cm 3 , bulk density of 1.38-1.42 g / cm 3 , voidness in an uncompressed state of 41-45%. The modulus of its fineness is in the range 1.1-1.2, which corresponds to fine sand. The main constituent component is the silica grains SiO 2 mixed with other oxides.

Химический состав ОФЗ включает, мас.%:The chemical composition of OFZ includes, wt.%:

SiO2 SiO 2 91-9791-97 Fе2О3 Fe 2 O 3 0,3-1,20.3-1.2 Аl2О3 Al 2 O 3 0,8-5,50.8-5.5 CaO+MgOCaO + MgO 0,5-3,10.5-3.1 Na2O+K2ONa 2 O + K 2 O 0,2-0,40.2-0.4 SS 0,02-0,130.02-0.13 Потери при прокаливанииLoss on ignition 0,9-3,50.9-3.5

В состав исходных формовочных смесей непременно входит связующее. В качестве связующего могут применять как неорганические реагенты (например, жидкое стекло), так и органические вещества (карбамидные, фенолформальдегидные смолы, продукты лесо-нефтехимии).The composition of the initial molding mixtures certainly includes a binder. Inorganic reagents (for example, liquid glass) and organic substances (urea, phenol-formaldehyde resins, forest petrochemical products) can be used as a binder.

В результате высокотемпературного (до 1400°С) воздействия на исходную формовочную смесь при заливке металла происходит выгорание большей части связующего и частичное его коксование с образованием мелких частиц углерода, выражающегося величиной потерь при прокаливании, а также темной окраской ОФЗ. Зерна песка, содержащегося в формовочной смеси, при воздействии высоких температур претерпевают модификационные превращения (при 573°С α-кварц переходит в β-кварц; последний при температуре 870°С переходит в тридимит). При этом происходит быстрое расширение зерен кварца, сопровождающееся появлением в них значительного количества внутренних напряжений и растрескиванием. При разрушении песчинок открываются поверхности активного кремнезема. Последний при перемешивании отработанной формовочной земли с цементом и водой способен реагировать с известью, выделяющейся в процессе гидролиза цемента с образованием устойчивых кристаллических соединений типа гидросиликатов кальция mSiO2+nCa(OH)2+kH2O→nCaOmSiO2(k+n)H2O.As a result of the high-temperature (up to 1400 ° С) impact on the initial molding mixture, when the metal is poured, most of the binder is burned up and partially coked with the formation of small carbon particles, which is expressed by the loss on ignition, as well as the dark color of OFZ. When exposed to high temperatures, grains of sand contained in the molding sand undergo modification transformations (at 573 ° С, α-quartz transforms into β-quartz; the latter transforms into tridymite at a temperature of 870 ° С). In this case, a rapid expansion of quartz grains occurs, accompanied by the appearance of a significant amount of internal stresses in them and cracking. When sand grains are destroyed, the surfaces of active silica open. The latter, when mixing the spent molding soil with cement and water, is able to react with lime released during the hydrolysis of cement with the formation of stable crystalline compounds such as calcium hydrosilicates mSiO 2 + nCa (OH) 2 + kH 2 O → nCaOmSiO 2 (k + n) H 2 O.

Таким образом, помимо основных цементирующих компонентов, выделяющихся в результате гидролиза и гидратации цемента, появляется дополнительное цементирующее вещество, участвующее в структурообразовании материала. По гранулометрическому составу ОФЗ является одноразмерным материалом с содержанием частиц размером 0,1-0,4 мм в количестве 85-90%, т.е. ОФЗ соответствует одномерному мелкому песку.Thus, in addition to the main cementitious components released as a result of hydrolysis and hydration of cement, an additional cementitious substance appears, which is involved in the structure formation of the material. In terms of particle size distribution, OFZ is a one-dimensional material with a particle content of 0.1-0.4 mm in the amount of 85-90%, i.e. OFZ corresponds to one-dimensional fine sand.

Для повышения адгезионных свойств композиции и увеличения прочностных свойств при отрицательных температурах в состав вводится смесь 50%жидкого стекла и 50% жидкого сульфата алюминия. Сульфат алюминия в жидком виде Аl2(SO4)3 по ТУ - 4114-01-41654713 - 2000 смешивается с жидким стеклом (Na2Si2O3)n в равных пропорциях и вместе с водой вводится в приготавливаемую смесь.To increase the adhesive properties of the composition and increase the strength properties at low temperatures, a mixture of 50% liquid glass and 50% liquid aluminum sulfate is introduced into the composition. Liquid aluminum sulfate Al 2 (SO 4 ) 3 according to TU - 4114-01-41654713 - 2000 is mixed with liquid glass (Na 2 Si 2 O 3 ) n in equal proportions and is introduced into the prepared mixture with water.

Пример состава композиции. Готовят композицию для консервации, в качестве компонента которой используют портландцемент марки «400» и ОФ3 - продукт высокотемпературного воздействия на формовочную смесь на органическом (нефтехимическом) связующем. При этом содержание частиц размером 0,1 - 0,4 мм составляет 85%, а химический состав отработанной формовочной земли следующий, мас.%:An example of the composition. A composition is being prepared for preservation, as a component of which Portland cement of the “400” grade is used and OF3 is the product of high-temperature influence on the molding mixture on an organic (petrochemical) binder. The content of particles with a size of 0.1 - 0.4 mm is 85%, and the chemical composition of the spent molding earth is as follows, wt.%:

SiO2 SiO 2 9292 Fе2O3 Fe 2 O 3 1,21,2 Аl2О3 Al 2 O 3 2,52.5 CaO+MgOCaO + MgO 2,52.5 Na2O+K2ONa 2 O + K 2 O 0,30.3 SS 0,10.1 Потери при прокаливанииLoss on ignition 1,41.4

Соотношение компонентов композиций и результаты сравнительных испытаний представлены в таблице, причем необходимо учитывать, что увеличение водоцементного отношения при неизменной дозировке цемента в смеси ведет к снижению прочности укрепленного материала. Результаты испытаний образцов из предлагаемой композиции приводятся в таблице 1.The ratio of the components of the compositions and the results of comparative tests are presented in the table, and it must be borne in mind that an increase in the water-cement ratio with a constant dosage of cement in the mixture leads to a decrease in the strength of the reinforced material. The test results of the samples from the proposed composition are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Композиция для консервации отвалов промышленных и бытовых отходов, включающая заполнитель, портландцемент, адгезионный материал и воду, отличающаяся тем, что она в качестве заполнителя содержит отход литейного производства - отработанную формовочную землю, адгезионный материал - смесь жидкого стекла и жидкого сульфата алюминия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%
Отработанная формовочная земля 82,5-87 Портландцемент 5,0-8,2 Адгезионный материал (смесь жидкого стекла и жидкого сульфата алюминия) 2-0,5 Вода Остальное
Composition for preserving dumps of industrial and household waste, including aggregate, Portland cement, adhesive material and water, characterized in that it contains foundry waste as used aggregate, spent molding earth, adhesive material — a mixture of liquid glass and liquid aluminum sulfate in the following ratio of ingredients wt.%
Spent molding land 82.5-87 Portland cement 5.0-8.2 Adhesive material (a mixture of liquid glass and liquid aluminum sulfate) 2-0.5 Water Rest
RU2010121990A 2010-05-28 2010-05-28 Industrial waste discharge preservation composition RU2437853C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121990A RU2437853C1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Industrial waste discharge preservation composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010121990A RU2437853C1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Industrial waste discharge preservation composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2437853C1 true RU2437853C1 (en) 2011-12-27

Family

ID=45782817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010121990A RU2437853C1 (en) 2010-05-28 2010-05-28 Industrial waste discharge preservation composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2437853C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Singh et al. Performance of granite cutting waste concrete under adverse exposure conditions
Wong et al. Mechanical strength and permeation properties of high calcium fly ash-based geopolymer containing recycled brick powder
Qin et al. Effects of metakaolin on properties and microstructure of magnesium phosphate cement
Nuaklong et al. Recycled aggregate high calcium fly ash geopolymer concrete with inclusion of OPC and nano-SiO2
Miqueleiz et al. The use of stabilised Spanish clay soil for sustainable construction materials
Keramatikerman et al. Effect of GGBFS and lime binders on the engineering properties of clay
McCarthy et al. Engineering and durability properties of fly ash treated lime-stabilised sulphate-bearing soils
AU2017202407A1 (en) Magnesium phosphate cement
US11498868B2 (en) Addition of colloidal silica to concrete
KR100918102B1 (en) Soil solidifier and pavement method using the same
Tchamdjou et al. An investigation on the use of coarse volcanic scoria as sand in Portland cement mortar
Rad et al. Durability properties of non-air entrained roller compacted concrete pavement containing coal waste ash in presence of de-icing salts
Aygörmez Evaluation of the red mud and quartz sand on reinforced metazeolite-based geopolymer composites
CN102976672A (en) Low-carbon high-performance concrete auxiliary cementing material
CN103396029B (en) Mineral based concrete densifying agent and its preparation method
CN108558292A (en) A kind of anti-crack concrete mixture and preparation method thereof
Tao et al. Utilization of sandy soil as the primary raw material in production of unfired bricks
NO328449B1 (en) Putty comprising hydraulic cement and the use of aplite as a constituent in cement for such putty.
KR101550220B1 (en) Powder-type self waterproofing admixture, manufacturing methode of the same and methode of construction using the same
Degirmenci et al. Chemical resistance of pozzolanic plaster for earthen walls
Aygörmez Performance of different binders doped Portland Cement-based mortars using volcanic slag, petroleum coke and EPS foam aggregates
Ghorbani et al. Stabilization of problematic silty sands using microsilica and lime
Ojha et al. Study on effect of fly ash and limestone powder on compressive strength of roller compacted concrete for dam construction
Golias The use of soy methyl ester-polystyrene sealants and internal curing to enhance concrete durability
RU2437853C1 (en) Industrial waste discharge preservation composition

Legal Events

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

Effective date: 20120529