RU2519251C2

RU2519251C2 - Production of binder

Info

Publication number: RU2519251C2
Application number: RU2011140900/03A
Authority: RU
Inventors: Татьяна Евгеньевна Шоева; Юрий Дмитриевич Каминский; Владимир Сергеевич Баев
Original assignee: Татьяна Евгеньевна Шоева; Юрий Дмитриевич Каминский; Владимир Сергеевич Баев
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2014-06-10
Also published as: RU2011140900A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to construction materials, particularly, to production of binder on the basis of acid coal-tar ash and can be used in production of mortars and concretes. Proposed method comprises combined mechanical-chemical activation by grinding of acid ash-and-slag removal, lime and gypsum. Note here that said used ash-and-slag features calcination losses of 15.11%, activity of 0 MPa and grain size not over 1 mm. Said used green hydrated line features grain size of at least 500 mcm and dehydrate gypsum are taken at the following ratio, wt %: ash-and-slag - 54.8-78.4, lime - 18.9-41.1, dehydrate gypsum - 2-5.6.

EFFECT: higher strength.

2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способу получения вяжущего на основе кислой каменноугольной золы, и может быть использовано при производстве строительных растворов и бетонов.The invention relates to the field of building materials, in particular to a method for producing a binder based on acidic coal ash, and can be used in the manufacture of mortars and concrete.

Известен способ получения известково-зольного вяжущего [Волженский А.В., Буров Ю.С., Виноградов Б.Н., Гладких К.В. Бетоны и изделия из шлаковых и зольных материалов (при твердении в пропарочных камерах и автоклавах). - М.: Стройиздат, 1969. С.154-159], при котором золошлаковый продукт (75-85%), известь кипелка (10-20%) и гипсовый камень (0-5%) совместно измельчают.There is a method of producing a lime-ash binder [Volzhensky A.V., Burov Yu.S., Vinogradov B.N., Gladkikh K.V. Concrete and products from slag and ash materials (during hardening in steaming chambers and autoclaves). - M .: Stroyizdat, 1969. P.154-159], in which the ash and slag product (75-85%), lime lime (10-20%) and gypsum stone (0-5%) are crushed together.

Однако в составе данного вяжущего присутствует малоактивный золошлаковый компонент, для активизации взаимодействия с известью и гипсом которого требуется повышение температуры (пропаривание или запаривание).However, in the composition of this binder there is a low-activity ash-and-slag component, for activation of interaction with lime and gypsum which an increase in temperature is required (steaming or steaming).

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является способ получения известково-зольного вяжущего [Костин В.В. Применение зол и шлаков ТЭС в производстве бетонов. - Новосибирск: НГАСУ, 2001. - 176 с., прототип], при котором вяжущее получали путем совместной механохимической активации высококальциевой золы (ВКЗ) 33-40%, кислой золы 50%, извести 8-15% и гипса 2%.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for producing a lime-ash binder [Kostin V.V. The use of ash and slag TPP in the production of concrete. - Novosibirsk: NGASU, 2001. - 176 p., Prototype], in which the binder was obtained by joint mechanochemical activation of high calcium ash (VKZ) 33-40%, acid ash 50%, lime 8-15% and gypsum 2%.

Однако в данном способе получения вяжущего используются высококальциевые золы-уноса, в составе которых уже присутствуют клинкерные минералы в количестве 15,82% (активность 4,0 МПа), способствующие твердению. Необходимость присутствия высококальциевой золы в составе вяжущего сдерживает его получение в регионах, где такая зола отсутствует.However, in this method of producing a binder, high-calcium fly ash is used, in which clinker minerals are already present in an amount of 15.82% (activity 4.0 MPa), which contribute to hardening. The need for the presence of high-calcium ash in the binder inhibits its production in regions where such ash is absent.

Задачей заявляемого изобретения является получение вяжущего на основе кислой золы гидроудаления (активность 0 МПа), в составе которого путем механохимической активации будут синтезированы минералы, способствующие набору его прочности.The objective of the invention is to obtain a binder based on acidic ash hydraulic removal (activity 0 MPa), in the composition of which by means of mechanochemical activation will be synthesized minerals that contribute to a set of its strength.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения вяжущего, включающего совместную механохимическую активацию измельчением кислого золошлака гидроудаления, извести и гипса, согласно заявляемому изобретению используют при указанном измельчении указанный золошлак с содержанием потерь при прокаливании 15,11%, активностью 0 МПа и крупностью не более 1 мм, известь гидратную свежеприготовленную крупностью не менее 500 мкм и гипс двуводный при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный золошлак 54,8-78,4; указанная известь 18,9-41,1; гипс двуводный 2-5,6.The problem is solved in that in the method for producing a binder, including joint mechanochemical activation by grinding acidic ash and slag, lime and gypsum, according to the claimed invention, said ash and slag with a loss content of 15.11%, an activity of 0 MPa and a grain size of not more than 1 mm, freshly prepared hydrated lime with a particle size of at least 500 microns and two-water gypsum in the following ratio of components, wt.%: The specified ash and slag 54.8-78.4; said lime 18.9-41.1; gypsum two-water 2-5.6.

Непрерывный подвод механической энергии при измельчении вызывает изменение строения и состава минералов исходных компонентов. В результате механохимической активации происходит аморфизация минералов кристаллической фазы, происходит деструкция алюмосиликатных компонентов золошлаков. Происходит дегитратация Са(ОН)₂ до СаО и CaSO₄·2H₂O до CaSO₄·0,5 H₂O. Вода, содержавшаяся в гидротированной золе и вновь образованная в результате дегидратации, способствует протеканию реакции силикатообразования.The continuous supply of mechanical energy during grinding causes a change in the structure and composition of the minerals of the starting components. As a result of mechanochemical activation, amorphization of the minerals of the crystalline phase occurs, destruction of aluminosilicate components of ash and slag occurs. The dehydration of Ca (OH) ₂ to CaO and CaSO ₄ · 2H ₂ O to CaSO ₄ · 0,5 H ₂ O occurs. Water contained in hydrated ash and newly formed as a result of dehydration contributes to the course of the silicate formation reaction.

Механохимическая активация также способствует накоплению на поверхности частиц различного рада нарушений и дефектов, которые изменяют энергетическое состояние поверхности материала. В результате происходит увеличение реакционной способности частиц вяжущего: ускоряются процессы схватывания и твердения вяжущего.Mechanochemical activation also contributes to the accumulation on the surface of particles of various types of violations and defects that change the energy state of the surface of the material. As a result, an increase in the reactivity of binder particles occurs: the processes of setting and hardening of the binder are accelerated.

Способ получения вяжущего осуществляется следующим образом.A method of obtaining a binder is as follows.

К кислой золе гидроудаления влажностью не более 15% (крупностью не более 1 мм) добавляют необходимое количество свежепроготовленной гидратной извести (крупностью не менее 500 мкм) и двуводного гипса. В качестве кислой золы используют золошлак гидроудаления, полученный при сжигании Улуг-Хемских углей(химический состав представлен в таблице 1). Использование свежеприготовленной гидратной извести позволяет исключить негативное влияние карбонатов в составе вяжущего, образующихся в результате карбонизации гидроксида кальция. Полученную смесь перемешивают и активируют в центробежно-эллиптической мельнице непрерывного действия.The required amount of freshly prepared hydrated lime (with a particle size of at least 500 microns) and two-water gypsum are added to acid ash of hydraulic removal with a moisture content of not more than 15% (particle size not more than 1 mm). As acidic ash, ash removal slag obtained by burning Ulug-Khem coal (chemical composition is presented in table 1) is used. The use of freshly prepared hydrated lime eliminates the negative effect of carbonates in the binder, resulting from the carbonization of calcium hydroxide. The resulting mixture is stirred and activated in a continuous centrifugal-elliptical mill.

Таблица 1Table 1 SiO₂ SiO ₂ TiO₂ TiO ₂ Аl₂O₃ Al ₂ O ₃ Fе₂О₃ Fe ₂ O ₃ MnOMnO MgOMgO CaOCaO Na₂ONa ₂ O К₂ОK ₂ O Р₂O₅ P ₂ O ₅ BaOBao П.п.пP.p. 43,7743.77 0,6840.684 14,114.1 9,869.86 0,1340.134 3,453.45 9,519.51 1,211.21 1,421.42 0,0970,097 0,0970,097 15,1115.11

Зольный камень получали затворением механоактивированного вяжущего водой до нормальной густоты теста.Ash stone was obtained by mixing mechanically activated binder with water until the density of the dough was normal.

Таблица 2table 2 Состав сырьевой меси и свойства вяжущегоThe composition of the raw material and the properties of the binder Показатели для состава сырьевой смесиThe indicators for the composition of the raw mix №1No. 1 №2Number 2 №3Number 3 ПрототипPrototype Не акт.Not an act. Акт.Act. Не акт.Not an act. Акт.Act. Не акт.Not an act. Акт.Act. ВКЗVKZ -- -- -- 4040 Кислая золаSour ash 54,854.8 75,575,5 78,478,4 50fifty Известь (гидратная)Lime (hydrated) (41,1)(41.1) (18,9)(18.9) (19,6)(19.6) 88 ГипсGypsum 4,14.1 5,65,6 22 22 Прочность на сжатие после 28 сут, МПаCompressive strength after 28 days, MPa 6,426.42 8,528.52 7,967.96 10,510.5 7,727.72 9,859.85 9,59.5 Прочность при сжатии после термообработки, МПаCompressive strength after heat treatment, MPa -- -- 36,536.5 -- 00

Как видно из представленной таблицы 2, с помощью механохимической активации смеси, включающей кислую золу гидроудаления, гидратную известь и гипс, можно получить при нормальном твердении зольный камень прочностью 10,5 МПа, что в 1,1 раз больше по сравнению с прототипом. При твердении вяжущего в условиях термообработки (179°С, давлении автоклава 10 атм) можно получить зольный кирпич прочностью 36,5 МПа.As can be seen from the table 2, using mechanochemical activation of the mixture, including acid ash hydraulic removal, hydrated lime and gypsum, can be obtained with normal hardening ash stone with a strength of 10.5 MPa, which is 1.1 times more compared to the prototype. When the binder hardens under heat treatment conditions (179 ° С, autoclave pressure 10 atm), ash brick with a strength of 36.5 MPa can be obtained.

Claims

A method of producing a binder, including joint mechanochemical activation by grinding acidic ash and slag removal of lime, gypsum and gypsum, characterized in that the specified ash and slag is used for the specified grinding with a loss content of 15.11%, an activity of 0 MPa and a grain size of not more than 1 mm, freshly prepared hydrated lime fineness of at least 500 microns and two-water gypsum in the following ratio of components, wt.%: the specified ash and slag 54.8-78.4; said lime 18.9-41.1; gypsum two-water 2-5.6.