RU2497767C1 - Method of cement obtaining - Google Patents
Method of cement obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2497767C1 RU2497767C1 RU2012110722/03A RU2012110722A RU2497767C1 RU 2497767 C1 RU2497767 C1 RU 2497767C1 RU 2012110722/03 A RU2012110722/03 A RU 2012110722/03A RU 2012110722 A RU2012110722 A RU 2012110722A RU 2497767 C1 RU2497767 C1 RU 2497767C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- clinker
- ash
- active mineral
- coal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при производстве добавочных цементов различного назначения.The invention relates to the production of building materials and can be used in the production of additional cements for various purposes.
Чтобы снизить энергетические и материальные затраты на производство цемента, изготовляют цементы составного типа, которые кроме клинкерной части содержат активные минеральные добавки. Замена части клинкера активной минеральной добавкой значительно экономит топливо и электроэнергию на производство цемента. Активные минеральные добавки вводят в состав цементов для улучшения их строительно-технических свойств. Активные минеральные добавки при затворении цемента водой взаимодействуют с гидроксидом кальция, выделяющимся при гидратации портландцемента. Образующиеся при этом гидросиликаты кальция практически не растворимы в воде. Таким образом, растворимая составляющая цементного камня Са(ОН)2 переводится в нерастворимое соединение. В этом смысл использования активных минеральных добавок:To reduce the energy and material costs of cement production, composite type cements are made, which, in addition to the clinker part, contain active mineral additives. Replacing part of the clinker with an active mineral additive significantly saves fuel and electricity for cement production. Active mineral additives are introduced into the composition of cements to improve their construction and technical properties. When mixing cement with water, active mineral additives interact with calcium hydroxide released during the hydration of Portland cement. The resulting calcium hydrosilicates are practically insoluble in water. Thus, the soluble component of the cement stone Ca (OH) 2 is converted into an insoluble compound. This is the point of using active mineral supplements:
экономя клинкерную часть, они в то же время придают цементу ряд особых свойств.saving the clinker part, they at the same time give the cement a number of special properties.
В качестве природных активных минеральных добавок широко используют горные породы: диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы - глиежи, породы вулканического происхождения: вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс.Rocks are widely used as natural active mineral additives: diatomite, tripoli, flask, burnt clay rocks - gliezha, rocks of volcanic origin: volcanic ash, tuff, pumice, vitrofire, slopes.
Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности: быстроохлажденные (гранулированные) доменные шлаки, белитовый (нефелиновый) шлам - отход глиноземного производства, зола-уноса - отход, образующийся при сжигании угля, отходы и побочные продукты добычи минерального сырья.Artificial active mineral additives are industrial by-products and waste: quick-cooled (granular) blast furnace slag, belite (nepheline) sludge - waste from alumina production, fly ash - waste generated during coal combustion, waste and mineral production by-products.
С точки зрения доступности, стоимости и экологической безопасности представляют интерес техногенные активные минеральные добавки, являющиеся, по сути, отходами и побочными продуктами различных добывающих и перерабатывающих производств.From the point of view of affordability, cost and environmental safety, man-made active mineral additives are of interest, which are, in fact, waste and by-products of various mining and processing industries.
Известно вяжущее, состоящее из портландцементного клинкера, двуводного гипса и добавки в виде щелочной алюмосиликатной породы -сыннырита при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known astringent, consisting of Portland cement clinker, two-water gypsum and additives in the form of an alkaline aluminosilicate rock -synyr in the following ratio of components, wt.%:
Сыннырит - 30 - 35Synnyr - 30 - 35
Двуводный гипс - 3Two-water gypsum - 3
Портландцементный клинкер - остальное (патент РФ №2125545, С04В 7/12, 1999 г., [1]).Portland cement clinker - the rest (RF patent No. 2125545, С04В 7/12, 1999, [1]).
Основные недостатки известного решения - ограничения по применению в качестве активной минеральной добавки в производстве цементов и недостаточная сырьевая база (сыннырит является побочным продуктом при разработке месторождений минералов группы нефелинов).The main disadvantages of the known solution are the restrictions on the use as an active mineral additive in the production of cements and an insufficient raw material base (synyr is a by-product in the development of mineral deposits of the nepheline group).
Известен способ получения цемента, включающий двухстадийную переработку цементного клинкера с измельчением на второй стадии совместно с остальными материалами в мельнице открытого цикла, в котором на первой стадии цементный клинкер поэтапно дробят сначала в вертикальной роторной мельнице с предварительной и заключительной классификацией посредством грохота на куски мельче 5 мм. Далее материал дробят в ударной дробилке с вертикальным валом и с встроенным классификатором до крупности - 1,0 мм, и, наконец, в горизонтальной шаровой дробилке с сепаратором до удельной поверхности 2000-3000 см2/г по Блейну или клинкер совместно с кварцевым песком, взятым в соотношении от 1:1 до 1:0,5, дробят струйным методом в ударной дробилке с вертикальным валом. При этом другие компоненты цемента также предварительно перерабатывают. Доменный шлак тонко дробят в шаровой дробилке с сепаратором до удельной поверхности не менее 1500 см2/г по Блейну, золошлаки или золы-уноса размалывают в роликовой мельнице до удельной поверхности не менее 4000 см2/г по Блейну, известняки и гипсовый камень дробят последовательно в щековой и ударно-отражательной дробилках на куски мельче 5 мм, а на второй стадии помола все предварительно измельченные таким образом материалы совместно домалывают в шаровой мельнице открытого цикла до удельной поверхности цементного порошка 4000-5000 см2/г по Блейну (патент РФ №2388710, С04В 7/00, 2010 г.[2]).A known method of producing cement, comprising a two-stage processing of cement clinker with grinding in the second stage together with other materials in an open-cycle mill, in which at the first stage the cement clinker is crushed in stages in a vertical rotary mill with preliminary and final classification by screening into pieces smaller than 5 mm . Further, the material is crushed in an impact crusher with a vertical shaft and with an integrated classifier to a particle size of 1.0 mm, and finally, in a horizontal ball crusher with a separator to a specific surface of 2000-3000 cm 2 / g according to Blaine or clinker together with quartz sand, taken in a ratio of from 1: 1 to 1: 0.5, crushed by the jet method in an impact crusher with a vertical shaft. However, other cement components are also pre-processed. Blast furnace slag is finely crushed in a ball mill with a separator to a specific surface of at least 1500 cm 2 / g according to Blaine, ash and fly ash are grinded in a roller mill to a specific surface of not less than 4000 cm 2 / g according to Blaine, limestones and gypsum stone are crushed sequentially a jaw and impact crushers in pieces smaller than 5 mm, and in the second grinding step any previously crushed so domalyvayut materials together in a ball mill to open cycle cement powder specific surface 4000-5000 cm 2 / g Bley y (RF patent №2388710, S04V 7/00, 2010. [2]).
Основной недостаток известного решения - сложная аппаратурно-технологическая схема, значительные энергетические затраты, что повышает себестоимость товарного продукта.The main disadvantage of the known solution is a complex hardware-technological scheme, significant energy costs, which increases the cost of a marketable product.
Известен способ изготовления цемента низкой водопотребности совместным помолом до удельной поверхности 400-700 м2/кг ингредиентов портландцементного клинкера, сульфатно-кальциевого ингредиента и модификатора, включающего ускоритель твердения и органический водопонижающий реагент, в котором в качестве указанного портландцементного клинкера используют гранулированный продукт обжига цементной сырьевой смеси, имеющей в своем составе примеси сульфатов и карбонатов щелочных металлов. Эти примеси обожжены в форме застывших на поверхности гранул указанного продукта капель и натеков безводных соединений и/или игл и сростков их кристаллогидратов, связанных в процессе помола ингредиентов органическим водопонижающиим реагентом с формированием солевой фазы ускорителя твердения в органическом реагенте в количестве 10-50% от массы последнего. Помол ведут при соотношении указанных ингредиентов в пределах соответственно 100:(1-7):(0,6-2,5) мас.ч. до достижения стехиометрии фазы алита в поверхностном слое частиц указанного клинкера, причем момент этого достижения и соответственно окончания помола устанавливают по критерию степени агрегации частиц указанного цемента, равной 5-15 об.% при гигроскопической влажности не более 3 мас.%.A known method of manufacturing cement of low water demand by joint grinding to a specific surface of 400-700 m 2 / kg of Portland cement clinker ingredients, calcium sulfate ingredient and a modifier including a hardening accelerator and an organic water-lowering reagent, in which a granular cement firing product is used as the specified Portland cement clinker a mixture containing impurities of sulfates and carbonates of alkali metals. These impurities are annealed in the form of droplets and sagging of anhydrous compounds and / or needles and intergrowths of their crystalline hydrates frozen on the surface of the granules of the specified product, connected during the grinding of the ingredients with an organic water-reducing reagent with the formation of the salt phase of the hardening accelerator in an organic reagent in an amount of 10-50% by weight last one. Grinding is carried out with a ratio of these ingredients in the range respectively 100: (1-7) :( 0.6-2.5) parts by weight until stoichiometry of the alite phase in the surface layer of the particles of the specified clinker is reached, the moment of this achievement and, accordingly, the end of the grinding is established by the criterion of the degree of aggregation of particles of the specified cement equal to 5-15 vol.% at hygroscopic humidity of not more than 3 wt.%.
В состав указанного цемента дополнительно может быть введена активная минеральная добавка и/или наполнитель при совместном или раздельном помоле с последующим смешением при массовых соотношениях портландцементного клинкера и активной минеральной добавки и/или наполнителя от 100: 5 до 100: 850 при гигроскопической влажности 0,01-3 мас.%.The composition of the specified cement can be additionally introduced an active mineral additive and / or filler in joint or separate grinding, followed by mixing at mass ratios of Portland cement clinker and active mineral additive and / or filler from 100: 5 to 100: 850 at hygroscopic humidity of 0.01 -3 wt.%.
В качестве активной минеральной добавки может быть использован один или два компонента из группы: гранулированный доменный шлак, топливный шлак, зола-уноса, вулканический пепел, пемза, туф, кварцевый песок, полевошпатовый песок, высевки от дробления гранита, хвосты обогащения руд, стеклобой, кирпичный бой, керамзитовая или стеклокерамзитовая пыль (патент РФ №2207995, С04 В7/52, 2003 г.[3]).As an active mineral additive, one or two components from the group can be used: granulated blast furnace slag, fuel slag, fly ash, volcanic ash, pumice, tuff, silica sand, feldspar sand, granite seedings, ore dressing tailings, cullet, brick fight, expanded clay or glass ceramic dust (RF patent No. 2207995, C04 B7 / 52, 2003 [3]).
По назначению, технической сущности, наличию сходных признаков данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога.By purpose, technical nature, the presence of similar features, this technical solution is selected as the closest analogue.
Получаемый по техническому решению цемент имеет высокие потребительские свойства, но вместе с тем, используемые активные минеральные добавки в большей части дефицитны или требуют дополнительной предварительной подготовки перед применением, что повышает себестоимость товарного продукта.The cement obtained by a technical solution has high consumer properties, but at the same time, the active mineral additives used are mostly scarce or require additional preliminary preparation before use, which increases the cost of a marketable product.
Задачами предлагаемого технического решения являются: снижение себестоимости и повышение качества цемента, расширение сырьевой базы для производства цемента за счет использования недефицитных техногенных отходов переработки минерального сырья.The objectives of the proposed technical solution are: reducing the cost and improving the quality of cement, expanding the raw material base for cement production through the use of non-deficient industrial waste processing of mineral raw materials.
Техническими результатами являются снижение расхода портландцементного клинкера на производство цемента, получение цемента с повышенными прочностными и эксплуатационными свойствами, переработка техногенных отходов.Technical results include reduction of the consumption of Portland cement clinker for cement production, production of cement with increased strength and performance properties, processing of industrial waste.
Технические результаты достигаются тем, что в способе получения цемента, включающем смешивание и совместный помол портландцементного клинкера с гипсом и искусственной активной алюминий-кремнийсодержащей минеральной добавкой, содержащей золу - унос ТЭС от сжигания углей, в качестве искусственной активной минеральной добавки используют техногенные термообработанные алюминий - кремнийсодержащие отходы переработки минерального сырья в виде золы - уноса ТЭС от сжигания углей и/или в виде золы терриконов -горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений, которые подают на смешивание в количестве 5-25% от веса клинкера.Technical results are achieved by the fact that in the method for producing cement, comprising mixing and co-grinding Portland cement clinker with gypsum and an artificial active aluminum-silicon-containing mineral additive containing ash - ablation of thermal power plants from burning coal, technogenic heat-treated aluminum - silicon-containing is used as an artificial active mineral additive mineral processing waste in the form of ashes - entrainment of thermal power plants from coal burning and / or as heaps of heaps of heaps - burnt rock of mine dumps oil deposits, which are fed for mixing in the amount of 5-25% by weight of clinker.
Кроме того, по предлагаемой технологии может быть приготовлен цемент, содержащий портландцементный клинкер, гипс и активную минеральную алюминий-кремнийсодержащей добавку в виде золы - уноса ТЭС от сжигания углей и/или в виде золы терриконов - горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений при следующем соотношении компонентов, вес.%:In addition, according to the proposed technology, cement can be prepared containing Portland cement clinker, gypsum and an active mineral aluminum-silicon-containing additive in the form of ashes - entrainment of thermal power plants from burning coal and / or in the form of heaps of heaps - burnt rock of mine dumps of coal deposits in the following ratio of components , the weight.%:
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением по ближайшему аналогу показывает следующее.A comparative analysis of the proposed technical solution with the solution for the closest analogue shows the following.
Известное и предлагаемое решения характеризуются сходными общими признаками:Known and proposed solutions are characterized by similar common features:
- использование для производства цемента портландцементного клинкера и гипса;- use for the production of cement Portland cement clinker and gypsum;
- использование активной алюминий - кремнийсодержащей минеральной добавки, содержащей золу - уноса;- the use of active aluminum - silicon-containing mineral additives containing fly ash;
- смешивание и совместный помол портландцементного клинкера с гипсом и активной алюминий - кремнийсодержащей минеральной добавкой; содержащей золу - уноса.- mixing and joint grinding of Portland cement clinker with gypsum and active aluminum - silicon-containing mineral additive; containing ash - fly ash.
Предлагаемое решение отличается от известного решения следующими признаками:The proposed solution differs from the known solution in the following features:
- в качестве активной алюминий - кремнийсодержащей минеральной добавки используют термообработанные алюминий - кремнийсодержащие отходы переработки минерального сырья;- as active aluminum - silicon-containing mineral additives use heat-treated aluminum - silicon-containing waste processing of mineral raw materials;
- в качестве термообработанных алюминий - кремнийсодержащих отходов переработки минерального сырья на смешивание и помол подают:- as heat-treated aluminum - silicon-containing waste processing of mineral raw materials for mixing and grinding serves:
- золу - уноса ТЭС и золу терриконов - горелую породу шахтных отвалов угольных месторождений;- ash - ashes of thermal power plants and ashes of heaps - burnt rock of mine dumps of coal deposits;
- золу - унос ТЭС и/или золу терриконов - горелую породу шахтных отвалов угольных месторождений в количестве 5-25% от веса клинкера.- ash - ablation of thermal power plants and / or ash of waste heaps - burnt rock of mine dumps of coal deposits in the amount of 5-25% by weight of clinker.
Причем, на смешивание может быть подана смесь золы - уноса и золы терриконов в различных соотношениях в количестве 5-25% от веса клинкера или зола терриконов в количестве 5-25% от веса клинкера.Moreover, a mixture of ash - fly ash and ash of heaps in different proportions in the amount of 5-25% by weight of clinker or ash of heaps in the amount of 5-25% by weight of clinker can be fed to the mixing.
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличительных от признаков, характеризующих решение, принятое в качестве ближайшего аналога, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности изобретения «новизна».The presence in the proposed solution of signs that are distinct from the signs characterizing the decision taken as the closest analogue allows us to conclude that the proposed technical solution meets the condition of patentability of the invention of "novelty."
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.
Используемые в предлагаемом решении техногенные отходы представляют собой искусственное, термообработанное минеральное сырье, образующееся при добыче и сжигании каменного угля. Зола уноса образуется в результате сжигания угля на тепловых станциях, улавливается электрофильтрами и в сухом состоянии используется на производственные нужды. Зола терриконов - горелая порода шахтных отвалов угольных месторождений - представляет собой продукт естественной термообработки породы, извлеченной из угольных шахт вместе с углем и складированной в виде искусственных насыпей - терриконов.Technogenic waste used in the proposed solution is an artificial, heat-treated mineral raw material generated during the extraction and burning of coal. Fly ash is formed as a result of burning coal at thermal stations, is captured by electrostatic precipitators and is used for industrial purposes in a dry state. Ash of heaps - the burnt rock of mine dumps of coal deposits - is a product of natural heat treatment of the rock, extracted from coal mines with coal and stored in the form of artificial embankments - heaps.
В случае золы - уноса термообработка материала происходит при 950-1050°С, в случае золы терриконов - при 600-850°С. Образующиеся в том и другом случае продукты обжига богаты дегидратированными глинистыми минералами, из которых образуются высокоактивные остатки кристаллов. Эти активные соединения на основе алюмосиликатов при затворении цемента водой взаимодействуют с гидроксидом кальция, образуя водонерастворимые гидросиликаты кальция, и повышают тем самым прочностные и эксплуатационные характеристики цемента.In the case of fly ash, the heat treatment of the material occurs at 950-1050 ° C, in the case of ash heaps - at 600-850 ° C. The firing products formed in both cases are rich in dehydrated clay minerals, from which highly active crystal residues are formed. These active compounds based on aluminosilicates when mixing cement with water interact with calcium hydroxide, forming water-insoluble calcium hydrosilicates, and thereby increase the strength and performance characteristics of cement.
При использовании предлагаемого технического решения реализуется вариант замкнутого технологического и экологического цикла, включающего добычу угля, его применение на ТЭС для производства электроэнергии и тепла, также утилизацию, как отходов добычи угля (золы терриконов), так и продуктов его сжигания в виде золы-уноса ТЭС в производстве цемента.When using the proposed technical solution, a closed technological and environmental cycle option is implemented, including coal mining, its use at thermal power plants for generating electricity and heat, and also utilizing both coal mining waste (waste heaps) and its products in the form of thermal fly ash in cement production.
Замкнутый технологический цикл: добыча угля - производство электроэнергии и тепла - утилизация техногенных отходов - производство цемента, с точки зрения логистики требует размещения этих производств достаточно компактно на территории региона. В результате снижаются транспортные расходы, как на транспортировку угля от угольных разрезов и шахт к ТЭС или ТЭЦ, так и золы терриконов от отвалов угольных шахт и золы - уноса ТЭС к цементным заводам.A closed technological cycle: coal mining - production of electricity and heat - utilization of industrial wastes - cement production, from the point of view of logistics, requires the location of these industries quite compactly in the region. As a result, transportation costs are reduced, both for the transportation of coal from coal mines and mines to TPPs or TPPs, as well as waste heaps from dumps of coal mines and ash - the removal of TPPs to cement plants.
Применение в предлагаемом решении в качестве активной минеральной добавки техногенных термообработанных алюминий кремнийсодержащих отходов переработки минерального сырья направлено на решение сразу нескольких задач:The use in the proposed solution as an active mineral additive of technogenic heat-treated aluminum silicon-containing waste processing of mineral raw materials is aimed at solving several problems at once:
- расширение сырьевой базы эффективных, широкодоступных активных минеральных добавок для производства цемента;- expansion of the raw material base of effective, widely available active mineral additives for cement production;
- повышение качества и снижение себестоимости производства цемента;- improving the quality and reducing the cost of cement production;
- утилизация крупнотоннажных техногенных отходов добычи и переработки каменного угля.- Utilization of large-capacity industrial wastes of mining and processing of coal.
Использование золы - уноса и/или золы терриконов в количестве 5-25% от веса клинкера обусловлено следующими обстоятельствами. Количество активной минеральной добавки, вводимой в добавочный цемент, определяется качеством клинкера. Чем выше качество клинкера, тем большее количество добавки может быть использовано при помоле цемента. При низкой активности клинкера ввод активной минеральной добавки минимален и может составлять 5-10% от веса клинкера. Клинкер высокого качества позволяет вводить при помоле максимальное количество активной минеральной добавки: 15-25% от веса клинкера. При введении золы - уноса и/или золы терриконов в количестве более 25% от веса клинкера активность получаемого цемента снижается ниже нормируемых показателей.The use of ash - fly ash and / or ash heaps in the amount of 5-25% by weight of clinker due to the following circumstances. The amount of active mineral additive introduced into the additive cement is determined by the quality of the clinker. The higher the quality of the clinker, the greater the amount of additive can be used when grinding cement. With a low clinker activity, the input of an active mineral additive is minimal and can be 5-10% of the clinker weight. High-quality clinker allows you to enter when grinding the maximum amount of active mineral additives: 15-25% by weight of clinker. With the introduction of ash - fly ash and / or ash of heaps in the amount of more than 25% of the weight of the clinker, the activity of the resulting cement decreases below normalized indicators.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области показывает следующее.A comparative analysis of the proposed technical solutions with other known solutions in this field shows the following.
1. Известен сульфатостойкий портландцемент, включающий портландцементный клинкер, сульфат кальция и изверженную алюмосиликатную горную породу с мелкокристаллической структурой, в котором указанная горная порода имеет размер кристаллов до 20 мкм и содержит минералы, представленные твердыми растворами авгитово -анортитового ряда. Кристаллы в структуре породы окружены стеклообразными прослойками, портландцементный клинкер содержит трехкальциевый алюминат С3А в количестве до 5 мас.%, а сумма трехкальциевого алюмината С3А и четырехкальциевого алюмоферрита C4AF в клинкере составляет не более 22 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:1. Known sulfate-resistant Portland cement, including Portland cement clinker, calcium sulfate and igneous aluminosilicate rock with a fine crystalline structure, in which the specified rock has a crystal size of up to 20 μm and contains minerals represented by solid solutions of augite-anorthite series. The crystals in the rock structure surrounded by a glassy layers, Portland cement clinker contains tricalcium aluminate C 3 A in an amount up to 5 wt.%, And the amount of tricalcium aluminate C 3 A and tetracalcium alyumoferrita C 4 AF clinker is less than 22 wt.%, With the following ratio components, wt.%:
Клинкер указанного состава 60-90Clinker of the specified composition 60-90
Сульфат кальция 2-8Calcium Sulphate 2-8
Указанная горная порода - остальноеSpecified rock - rest
(патент РФ №2237627, С04В 7/02, 2004 г., [4]).(RF patent No. 2237627, С04В 7/02, 2004, [4]).
В известном решении в качестве активной минеральной добавки используют изверженную (термообработанную в естественных условиях) алюмосиликатную горную породу с мелкокристаллической структурой. Основной недостаток этого решения - дефицитность добавки.In the known solution, as an active mineral additive, an igneous (heat-treated under natural conditions) aluminosilicate rock with a fine crystalline structure is used. The main disadvantage of this solution is the lack of supplements.
2. Известен «Способ изготовления цемента, бетона на его основе и бетонных и железобетонных изделий и монолитных конструкций из полученного бетона» (патент ЕА 002673 В1, С04В 7/00, 2002 г., [5]), в котором в цемент посредством совместного и/или раздельного помола с последующим смешением дополнительно может быть введен гипсовый компонент и дополнительно при помоле и/или путем смешения может быть введен активный кремнезем в виде вторичного продукта кремниевого производства и/или пыль, уловленная из отходящих газов печей ферросплавного производства в количестве 0,2-10 мас.% от указанного цемента (п.46 формулы изобретения), может быть введена активная минеральная добавка в количестве 1-85 мас.% указанного цемента (п.47 формулы изобретения), может быть введен расширяющий компонент в виде глиноземистого клинкера или глиноземистого шлака в количестве 2,5-50 мас.% от указанного цемента (п.48 формулы изобретения).2. The well-known "Method for the manufacture of cement, concrete based on it and concrete and reinforced concrete products and monolithic structures from the obtained concrete" (patent EA 002673 B1, С04В 7/00, 2002, [5]), in which cement is made by joint and / or separate grinding, followed by mixing, a gypsum component can be added additionally, and additionally, during grinding and / or mixing, active silica can be introduced as a secondary product of silicon production and / or dust captured from the exhaust gases of ferroalloy production furnaces in the amount of 0.2-10 wt.% from the specified cement (p. 46 claims), can be introduced active mineral additive in an amount of 1-85 wt.% the specified cement (p. 47 claims), can be introduced expansion component in the form of aluminous clinker or alumina slag in the amount of 2.5-50 wt.% of the specified cement (p. 48 claims).
3. Известен «Портландцементный клинкер, цемент на его основе и способ изготовления коррозиеустойчивого бетона» (патент РФ №2058952, С04В 7/02, 1996 г., [6]). В известном решении цемент может содержать активную минеральную добавку в количестве 5-50% к массе клинкера (п.5 по пп.3,4 формулы изобретения), в качестве активной минеральной добавки цемент может содержать термически обработанные материалы: дегидратированный каолин, или дегидратированную каолинитовую глину, или дегидратированную глину, или глинистый сланец, или горелую породу, или глиеж (п.8 по п.5 формулы изобретения), в качестве активной минеральной добавки цемент может содержать искусственный материал: доменный гранулированный шлак, или золу-уноса, или золо-шлак тепловых электростанций (п.9 по п.5 формулы изобретения).3. Known "Portland cement clinker, cement based on it and a method of manufacturing corrosion-resistant concrete" (RF patent No. 2058952, С04В 7/02, 1996, [6]). In a known solution, cement may contain an active mineral additive in an amount of 5-50% by weight of clinker (Claim 5 according to claims 3,4), as an active mineral additive, cement may contain heat-treated materials: dehydrated kaolin, or dehydrated kaolinite clay, or dehydrated clay, or shale, or burnt rock, or clay (clause 8 according to claim 5 of the claims), the cement may contain artificial material as an active mineral additive: blast furnace granulated slag, or fly ash, or ash-slag of thermal power plants (clause 9 according to claim 5 of the claims).
При помоле клинкера (п.18 по п.17 формулы изобретения) вводят активную минеральную добавку в количестве 5-50% к массе клинкера и в качестве активной минеральной добавки (п.19 по п.18 формулы изобретения) используют опоку, или трепел, или диатомит, или вулканический пепел, или вулканический туф, или пемзу, или трасс, или дегидратированный каолин, или дегидратированную каолинитовую глину, или термически обработанный сланец, или горелую породу, или глиеж, или доменный гранулированный шлак, или золу-уноса или золо-шлак тепловых электростанций.When grinding clinker (p. 18 according to claim 17 of the claims), an active mineral additive is introduced in an amount of 5-50% by weight of clinker and flask, or tripoli, is used as an active mineral additive (p. 19 according to claim 18) or diatomite, or volcanic ash, or volcanic tuff, or pumice, or traces, or dehydrated kaolin, or dehydrated kaolinite clay, or heat-treated slate, or burnt rock, or slag, or blast furnace granulated slag, or fly ash or fly ash slag of thermal power plants.
4. Известно смешивание золы-уноса, имеющей размер частиц не более 20 мкм, в количестве от 2 до 25% по весу с цементом, содержащим цементный клинкер, включающий Al2O3 и Fe2O3, в котором соотношение Al2O3 к Fe2O3 составляет от 0,05 до 0,62, а содержание C2S составляет 35-55% по весу (патент РФ №2199498, С04 В 7/02, 2003 г., [7]).4. It is known to mix fly ash having a particle size of not more than 20 μm, in an amount of from 2 to 25% by weight with cement containing cement clinker, including Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 , in which the ratio of Al 2 O 3 to Fe 2 O 3 ranges from 0.05 to 0.62, and the content of C 2 S is 35-55% by weight (RF patent No. 2199498, С04 В 7/02, 2003, [7]).
В отличие от известных решений в предлагаемом решении в качестве искусственной активной минеральной добавки используют комплексный компонент - техногенные термообработанные алюминий - кремний - содержащие отходы переработки минерального сырья в виде золы - уноса ТЭС от сжигания углей и/или в виде золы терриконов - горелой отработанной породы шахтных отвалов угольных месторождений. Кроме того, активные минеральные добавки подают на смешение и совместный помол с портландцементным клинкером и с гипсом в количестве 5-25% от веса клинкера. Эти техногенные термообработанные активные минеральные добавки эффективны при использовании в указанных пределах и являются доступными крупнотоннажными промышленными отходами добычи и переработки каменного угля.In contrast to the known solutions, the proposed solution uses an integrated component as an artificial active mineral additive - man-made heat-treated aluminum - silicon - containing waste from processing mineral raw materials in the form of ash - thermal power plant entrainment from burning coal and / or in the form of waste heaps - burnt mine coal mine dumps of coal deposits. In addition, active mineral additives are served for mixing and co-milling with Portland cement clinker and gypsum in an amount of 5-25% by weight of clinker. These technogenic heat-treated active mineral additives are effective when used within the specified limits and are affordable large-tonnage industrial waste from coal mining and processing.
В результате сравнительного анализа предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области не выявлено технических решений, характеризующихся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, использование которой позволяет достигать аналогичные технические и технико-экономические результаты.As a result of a comparative analysis of the proposed technical solution with other well-known solutions in this area, no technical solutions were identified that are characterized by a combination of features similar to the proposed solution, the use of which allows achieving similar technical and technical and economic results.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».Based on the foregoing, we can conclude that the proposed technical solution meets the condition of patentability "inventive step".
Предлагаемое техническое решение реализуется следующим образом.The proposed technical solution is implemented as follows.
На смешивание и помол подают портландцементный клинкер, гипс в количестве 4,5-7,5% от веса клинкера и активную минеральную алюминий-кремнийсодержащей добавку в виде золы - уноса ТЭС от сжигания углей и/или в виде золы терриконов - горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений в количестве 5-25% от веса клинкера. В результате перемешивания и помола компонентов получают цемент с указанным в п.4 формулы изобретения соотношением компонентов.Portland cement clinker, gypsum in the amount of 4.5-7.5% by weight of clinker and an active mineral aluminum-silicon-containing additive in the form of ash - TPP entrainment from coal burning and / or in the form of waste heaps - burnt rock of mine dumps are fed for mixing and grinding coal deposits in the amount of 5-25% by weight of clinker. As a result of mixing and grinding the components, cement is obtained with the ratio of components specified in paragraph 4 of the claims.
Пример 1Example 1
Для оценки эффективности использования золы терриконов в качестве активной минеральной добавки использовались следующие материалы: клинкер Ангарского цементного завода, природный гипс Новонукутского месторождения (Иркутская обл.), зола уноса Иркутской ТЭЦ - 1 и горелые породы из шахтных терриконов Черемховского угольного бассейна (Иркутская обл.).The following materials were used to evaluate the effectiveness of using ash of heaps as an active mineral additive: clinker of the Angarsk cement plant, natural gypsum of the Novonukutsk deposit (Irkutsk region), fly ash of the Irkutsk thermal power station - 1 and burned rocks from mine heaps of the Cheremkhov coal basin (Irkutsk region) .
Состав исходных материалов приведен в таблицах 1 -5.The composition of the starting materials are shown in tables 1-5.
Оценка эффективности использования золы терриконов в качестве активной минеральной добавки в сравнении с золой уноса проводилась на цементах лабораторного помола с общим содержанием активной минеральной добавки 18% от веса портландцементного клинкера (ПЦК). С таким содержанием активной минеральной добавки были приготовлены 5 композиций. Состав и содержание гипсового камня (камень гипсовый - КГ), условия измельчения образцов во всех композициях были одинаковыми. Шестая композиция была приготовлена без золы уноса с содержанием золы терриконов 25% вес. Содержание золы уноса (ЗУ) и золы терриконовой (ЗТ) в композициях 1-6 менялось в заявляемых пределах (по пп.1-3 формулы изобретения). Седьмая композиция также содержала только золу терриконов в количестве 28% вес. и гипс. Результаты механических испытаний цементов с различными комбинациями активных минеральных добавок представлены в таблице 6.The effectiveness of using heaps of heaps as an active mineral additive in comparison with fly ash was carried out on laboratory grinding cements with a total content of active mineral additive of 18% by weight of Portland cement clinker (PCC). With this content of active mineral supplements, 5 compositions were prepared. The composition and content of gypsum stone (gypsum stone - KG), the grinding conditions of the samples in all compositions were the same. The sixth composition was prepared without fly ash with ash content of heaps 25% weight. The content of fly ash (ZU) and terricone ash (ZT) in compositions 1-6 varied within the claimed limits (according to claims 1-3 of the claims). The seventh composition also contained only ash heaps in the amount of 28% weight. and gypsum. The results of mechanical testing of cements with various combinations of active mineral additives are presented in table 6.
Из полученных результатов лабораторных опытов следует, что с уменьшением отношения золы уноса к золе терриконов при одинаковом расходе активной минеральной добавки прочность цементного камня в пластичных растворах, как при изгибе, так и при сжатии увеличивается вплоть до 25% ввода активной добавки. Увеличение прочности образцов с добавкой золы терриконов наблюдается при различных сроках твердения и после пропаривания. Причем наибольший эффект достигается в композиции, где в качестве активной минеральной добавки используется только зола терриконов. При введении золы терриконов более 25% вес. (композиция 7) снижается активность получаемого цемента.From the obtained results of laboratory experiments, it follows that with a decrease in the ratio of fly ash to ash of heaps with the same consumption of active mineral additive, the strength of cement stone in plastic solutions, both in bending and in compression, increases up to 25% of the input of the active additive. An increase in the strength of samples with the addition of ash of heaps is observed at various periods of hardening and after steaming. Moreover, the greatest effect is achieved in the composition, where only ash of heaps is used as an active mineral additive. With the introduction of ash heaps more than 25% weight. (composition 7) decreases the activity of the resulting cement.
Дополнительные показатели качества цемента с добавкой 18% золы терриконов (композиция 5, таблица 6) приведены в таблице 7.Additional quality indicators of cement with the addition of 18% ash of heaps (composition 5, table 6) are shown in table 7.
Исследования подтверждают гарантированную воспроизводимость результатов по предлагаемому техническому решению и возможность варьирования улучшенными потребительскими свойствами получаемого цемента в зависимости от технологических возможностей и потребностей.Studies confirm the guaranteed reproducibility of the results of the proposed technical solution and the possibility of varying the improved consumer properties of the resulting cement depending on technological capabilities and needs.
Использование предлагаемого технического решения позволит расширить сырьевую базу цементной (строительной) промышленности, утилизировать техногенные термообработанные алюминий - кремний-содержащие отходы переработки минерального сырья, улучшить экологическую обстановку в районах добычи каменного угля и расположения ТЭС, снизить себестоимость производства цемента, повысить его качество и эксплуатационные свойства.Using the proposed technical solution will expand the raw material base of the cement (construction) industry, utilize man-made heat-treated aluminum - silicon-containing waste from mineral processing, improve the environmental situation in the areas of coal mining and the location of thermal power plants, reduce the cost of cement production, improve its quality and operational properties .
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2125 545, С04В 7/12, 1999 г.1. RF patent №2125 545, С04В 7/12, 1999
2. Патент РФ №2388710, С04В 7/00, 2010 г.2. RF patent No. 2388710, С04В 7/00, 2010
3. Патент РФ №2207995, С04В 7/52, 2003 г.3. RF patent №2207995, С04В 7/52, 2003
4. Патент РФ №2237627, С04В 7/02, 2004 г.4. RF patent No. 2237627, С04В 7/02, 2004
5. Патент ЕА 002673 В1, С04В 7/00, 2002 г.5. Patent EA 002673 B1, C04B 7/00, 2002
6. Патент РФ №2058952, С04В 7/02, 1996 г.6. RF patent №2058952, С04В 7/02, 1996
7. Патент РФ №2199498, С04В 7/02, 2003 г.7. RF patent No. 2199498, С04В 7/02, 2003.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110722/03A RU2497767C1 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | Method of cement obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110722/03A RU2497767C1 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | Method of cement obtaining |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012110722A RU2012110722A (en) | 2013-09-27 |
RU2497767C1 true RU2497767C1 (en) | 2013-11-10 |
Family
ID=49253650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110722/03A RU2497767C1 (en) | 2012-03-20 | 2012-03-20 | Method of cement obtaining |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2497767C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616309C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") | Method for producing construction material |
RU2664567C1 (en) * | 2017-09-19 | 2018-08-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Method for producing binder for concrete and mortar mixes |
RU2811125C1 (en) * | 2023-07-12 | 2024-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Composite binder based on technogenic waste |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988004285A1 (en) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Or | Hydraulic binders and building elements formed of non-traditional materials |
RU2023695C1 (en) * | 1991-02-08 | 1994-11-30 | Львовский политехнический институт | Concrete binder |
RU2058952C1 (en) * | 1993-08-31 | 1996-04-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Патент-Приз" | Portland cement clinker, cement on its base and method for production of corrosion-resistant concrete |
RU98103492A (en) * | 1998-03-11 | 1999-02-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр" | SPECIAL PORTLAND CEMENT " |
US6419741B1 (en) * | 1997-05-27 | 2002-07-16 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Cement clinker and cement containing the same |
CN101643328A (en) * | 2009-08-25 | 2010-02-10 | 南京信息工程大学 | Fly ash silicate cement prepared by using CFBC desulphurized ash |
UA56391U (en) * | 2010-07-08 | 2011-01-10 | Харьковский Национальный Автомобильно-Дорожный Университет | Complex binder with the use of wastes of coal production |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2123984C1 (en) * | 1998-03-11 | 1998-12-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр" | Special portland cement |
-
2012
- 2012-03-20 RU RU2012110722/03A patent/RU2497767C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1988004285A1 (en) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Or | Hydraulic binders and building elements formed of non-traditional materials |
RU2023695C1 (en) * | 1991-02-08 | 1994-11-30 | Львовский политехнический институт | Concrete binder |
RU2058952C1 (en) * | 1993-08-31 | 1996-04-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Патент-Приз" | Portland cement clinker, cement on its base and method for production of corrosion-resistant concrete |
US6419741B1 (en) * | 1997-05-27 | 2002-07-16 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Cement clinker and cement containing the same |
RU98103492A (en) * | 1998-03-11 | 1999-02-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр" | SPECIAL PORTLAND CEMENT " |
CN101643328A (en) * | 2009-08-25 | 2010-02-10 | 南京信息工程大学 | Fly ash silicate cement prepared by using CFBC desulphurized ash |
UA56391U (en) * | 2010-07-08 | 2011-01-10 | Харьковский Национальный Автомобильно-Дорожный Университет | Complex binder with the use of wastes of coal production |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БУТТ Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов. - М.: Стройиздат, 1976, с.346-347. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616309C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") | Method for producing construction material |
RU2664567C1 (en) * | 2017-09-19 | 2018-08-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Method for producing binder for concrete and mortar mixes |
RU2811125C1 (en) * | 2023-07-12 | 2024-01-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Composite binder based on technogenic waste |
RU2813085C1 (en) * | 2023-09-27 | 2024-02-06 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Method for producing binding construction material |
RU2815130C1 (en) * | 2023-09-27 | 2024-03-11 | Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Method of producing binding material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012110722A (en) | 2013-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7658796B2 (en) | Cementitious mixtures and methods of use thereof | |
RU2326842C2 (en) | Siallite double component wet cement, method of production and use | |
FI115298B (en) | The cementitious composition | |
CN109081615B (en) | Road portland cement clinker based on industrial waste residues and preparation method thereof | |
CN113490651A (en) | Activation of natural pozzolans and uses thereof | |
CN102351445B (en) | Ultra low-alkali portland cement and production method thereof | |
CN105130220B (en) | With discarded concrete and the method for sludge eco-cement and active sand | |
Acordi et al. | New waste-based supplementary cementitious materials: Mortars and concrete formulations | |
CN112661424B (en) | Environment-friendly cement and preparation method thereof | |
EP3241812A1 (en) | Mortar or concrete produced with a hydraulic binder | |
KR102305174B1 (en) | Binder for secondary concrete product and manufacturing method of secondary concrete product | |
US7744691B2 (en) | Energy conserving pozzolan compositions and cements incorporating same | |
RU2497767C1 (en) | Method of cement obtaining | |
KR101867471B1 (en) | Improve the quality from a functional admixture of granulated Blast Furnace Slag Plenty Replacement Secondary Product Concrete of Concrete ts Products | |
CN104961363A (en) | Method for preparing active slag powder and aggregate from treated waste concrete in vertical kiln factory | |
CN102690069A (en) | Regeneration method taking construction wastes as cement raw materials | |
US20220340488A1 (en) | Composite cement with improved reactivity and method for manufacturing it | |
CN110937863A (en) | Recyclable cement concrete and preparation method thereof | |
CN102249572B (en) | Process method for producing building gelling agent from industrial residues | |
CN110183124B (en) | Micro-expansion sulphoaluminate cement clinker and preparation method thereof | |
CN1065842C (en) | Method for calcining and preparing fast hardening low-alkali cement using ardealite | |
Lamidi et al. | Evaluation of rice husk ash and bone ash mixed as partial replacement of cement in concrete | |
RU2476393C1 (en) | Method of obtaining unburnt mineral binding agent of hydraulic hardening | |
Miryuk | Environmental aspects of resource-saving cement technology | |
Darweesh | A low temperature manufactured Portland cement clinker from pulverized waste of fly ash |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160321 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170921 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200122 |