RU2655556C1 - Способ получения вяжущего - Google Patents

Способ получения вяжущего Download PDF

Info

Publication number
RU2655556C1
RU2655556C1 RU2016151074A RU2016151074A RU2655556C1 RU 2655556 C1 RU2655556 C1 RU 2655556C1 RU 2016151074 A RU2016151074 A RU 2016151074A RU 2016151074 A RU2016151074 A RU 2016151074A RU 2655556 C1 RU2655556 C1 RU 2655556C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binder
lime
containing component
precipitate
setting
Prior art date
Application number
RU2016151074A
Other languages
English (en)
Inventor
Виктор Михайлович Сизяков
Вячеслав Николаевич Бричкин
Екатерина Викторовна Сизякова
Владимир Викторович Васильев
Роман Владимирович Куртенков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный 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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority to RU2016151074A priority Critical patent/RU2655556C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2655556C1 publication Critical patent/RU2655556C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/16Preparation of alkaline-earth metal aluminates or magnesium aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам производства строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущих, в частности цементов, на основе гидроалюминатов кальция. Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение сроков схватывания алюминатного вяжущего и ускорение времени набора прочности, что позволяет осуществить перевод такого вяжущего в разряд быстросхватывающихся и быстротвердеющих. В способе получения вяжущего путем обработки известьсодержащего компонента щелочным алюминатным раствором с последующим отделением, промывкой и сушкой образующегося осадка, в качестве известьсодержащего компонента используют твердый раствор ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате, который обрабатывают щелочным алюминатным раствором с кремниевым модулем от 200 до 1000 единиц в течение 3 часов при дозировке известьсодержащего компонента в пересчете на активный оксид кальция от 4 до 12 г/л, а полученный осадок сушат при температуре от 350 до 450°С до величины потери веса при прокаливании осадка в пределах от 7,5 до 8,5% и подвергают диспергации до размера частиц менее 50 мкм. 1 табл., 9 пр.

Description

Изобретение относится к способам производства строительных материалов и может быть использовано для получения вяжущих, в частности цементов, на основе гидроалюминатов кальция при переработке алюминийсодержащего сырья.
Известен способ получения вяжущего (патент РФ №2101245, опубл. 10.01.1998 г.) из золы-уноса, образующейся при сжигании минерального топлива. Согласно изобретению высококальциевую золу-унос из фильтров с температурой около 700°C подвергают быстрому охлаждению до температуры не менее 100°C, а затем измельчают совместно с активной минеральной добавкой (полимиктовым песчаником) повышенной прочности и твердости с добавлением двуводного гипсового камня (в количестве 3-5% по массе вяжущего) и хлорида кальция (в количестве 1-3%) до тонкости помола 550-660 м2/кг.
Недостатками данного способа являются длительный срок схватывания и набора прочности.
Известен способ получения вяжущего (патент РФ №2200714, опубл. 20.03.2003), на основе карбонатного сырья - шламового отхода, при котором карбонатное сырье нейтрализуется раствором серной кислоты, подвергается механоактивации и проходит последующую автоклавную обработку, причем в качестве шламового отхода используют шламовый отход химической подготовки воды на ТЭЦ с дальнейшей нейтрализацией его до pH 5-7.
Недостатком данного способа является его плохая технологическая адаптация к существующей технологии переработки алюминийсодержащего сырья щелочным способом спекания, что является следствием ограниченного количества известкового шлама, образующегося при каустификации содового раствора, и следовательно объем производства, а также низкие прочностные характеристики гипсового вяжущего.
Известен способ получения вяжущего, включающего портландцемент, доменный гранулированный шлак и расширяющуюся добавку на основе гипса, железистого боксита и мела (Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов: Учебник для вузов. / Под ред. Тимашева В.В. - М.: Высш. школа, 1980. - 472 с., ил., стр. 420). Технология данного способа предусматривает обжиг этой композиции из гипса, боксита и мела с последующим совместным тонким измельчением всех компонентов в заданной пропорции.
Недостатком данного способа является необходимость в создании специальной обжиговой технологической линии для получения расширяющейся добавки, а полученная композиция обладает повышенными сроками схватывания.
Известен способ изготовления гидратированных порошков силикатов натрия или калия для получения вяжущих и моющих веществ (патент РФ. №2164495, заявл.: 05.01.2000, опубл.: 27.03.2001) при котором получение гидратированных порошков силикатов натрия или калия включает выдержку исходного водного раствора силиката натрия или калия в СВЧ и последующее измельчение полученного продукта. Данный способ позволяет достаточно точно определить время сушки в конкретной СВЧ-печи растворов силикатов щелочных металлов с любым модулем от 1 до 3,5, необходимое для получения продукта с заданным содержанием гидратной воды (влагосодержанием) из реальной области значений - от начального влагосодержания раствора s до передельного значения 0,12.
Недостатком данного способа является его плохая технологическая адаптация к существующей технологии переработки алюминийсодержащего сырья щелочным способом спекания, что является следствием его ориентации на выпуск содопродуктов, а также низкие прочностные характеристики силикатного вяжущего.
Известен способ получения вяжущего (авторское свидетельство СССР №1209638, опубл. 07.02.1986 г.), принятый за прототип, согласно которому известковое молоко с концентрацией СаОакт 140-250 г/л смешивают с содово-щелочным алюминатным раствором с концентрацией Al2O3 75-100 г/л, αк=1,3-1,8 и соотношением Na2Oугл/Al2O3=0,25-0,6 в пределах (2-4):1 и выдерживают при 40-60°С в течение 0,5-2,0 часов, а сушку проводят при 150-250°С в течение 1-6 ч.
Недостаток данного способа заключается в длительном сроке схватывания вяжущего и длительном сроке набора прочности, что затрудняет использование его для специальных целей.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение сроков схватывания алюминатного вяжущего и ускорение времени набора прочности, т.е. перевод такого вяжущего в разряд быстросхватывающихся (сроки схватывания менее 30 мин) и быстротвердеющих (формирование прочности до 24 часов).
Технический результат достигается тем, что в качестве известьсодержащего компонента используют твердый раствор ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате, который обрабатывают щелочным алюминатным раствором с кремниевым модулем от 200 до 1000 единиц в течение 3 часов при дозировке известьсодержащего компонента в пересчете на активный оксид кальция от 4 до 12 г/л, а полученный осадок сушат при температуре от 350 до 450°С до величины потери веса при
прокаливании осадка в пределах от 7,5 до 8,5% и подвергают диспергации до размера частиц менее 50 мкм.
Способ осуществляется следующим образом. Твердый раствор ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате обрабатывают щелочным алюминатным раствором, полученным в ходе первой стадии обескремнивания растворов при комплексной переработке высококремнистого алюминийсодержащего сырья способом спекания. Полученную суспензию отфильтровывают, осадок промывают водой от щелочи и подвергают сушке для удаления свободной влаги и формирования в осадке частично обезвоженного гидроалюмосиликатного продукта с заданными свойствами. Для достижения требуемого уровня свойств вяжущего по срокам схватывания и формирования прочности осадок после сушки подвергают диспергации, предполагающей дезинтеграцию частиц вяжущего без их дополнительного измельчения. При этом стадии указанного технологического процесса включают получение щелочных алюминатных растворов глиноземного производства при переработке низкокачественного алюминиевого сырья путем выщелачивания алюминатных спеков при атмосферных условиях, отделения шлама от осветленного алюминатного раствора, который в условиях существующего технологического процесса характеризуется содержанием SiO2 на уровне 2,5÷3,0 г/л и кремниевыми модулями в интервале 25÷35 единиц. Далее алюминатный раствор с указанными показателями направляется на первую стадию обескремнивания, которая предполагает создание известных условий, необходимых для осуществления процесса кристаллизации гидроалюмосиликатов щелочных металлов, что обеспечивает снижение концентрации SiO2 и достижение кремниевых модулей на уровне 200÷1000 единиц с последующим отделением осветленного раствора. Например, в заводских условиях ЗАО «БАЗЭЛЦЕМЕНТ-ПИКАЛЕВО» получают растворы следующего усредненного состава, г/л: Al2O3 - 86,17, NaOобщ - 90,01, αк=1,51, SiO2 - 0,19, μSi=459 единиц. Получение твердого раствора ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате осуществляется известными способами, включающими обработку алюминатных растворов известковым компонентом (известковое молоко, природный известняк, фосфомел, известковый шлам от процесса каустификации соды и др.) с получением продукта, который в производственных условиях ЗАО «БАЗЭЛЦЕМЕНТ-ПИКАЛЕВО» соответствует следующей стехиометрической формуле 4СаО⋅Al2O3⋅nCO2⋅11H2O при n от 0,45 до 0,60. Полученный твердый раствор ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате смешивается в известном соотношении со щелочным алюминатным раствором после первой стадии обескремнивания, имеющим кремниевый модуль от 200 до 1000 единиц. При этом в заводских условиях ЗАО «БАЗЭЛЦЕМЕНТ-ПИКАЛЕВО» дозировка алюмокальциевого компонента составляет от 4 до 12 г/л в пересчете на активный оксид кальция. Затем пульпа выдерживается в режиме перемешивания при температуре 85÷95°С в течение 3 часов для завершения процесса. По окончании процесса пульпа отфильтровывается и полученный раствор поступает на дальнейшую технологическую переработку, а твердый продукт промывают водой от избыточной щелочи до содержания ее в осадке (в пересчете на Na2O) менее 1,0%. После достижения необходимого уровня содержания щелочи его подвергают сушке при температуре 350-450°С до величины потери веса при прокаливании (п.п.п.) осадка в пределах от 7,5 до 8,5% и подвергают диспергации до размера частиц менее 50 мкм.
Существенным для достижения технического результата предлагаемого изобретения является использование твердого раствора ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате, что позволяет повысить реакционную способность (гидравлическую активность) образующегося продукта за счет равномерного распределения силикатных ионов в их кристаллической решетке и формирования оптимального фазового состава. Как показывают проведенные исследования, эффективность использования твердого раствора ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате в значительной степени зависит от природы исходного известкового компонента и его крупности, которые определяют величину поверхности материала и степень ее дефектности, т.е. характеристики, существенные для проведения гетерогенного взаимодействия, достижения требуемых показателей технологического процесса и свойств вяжущего.
Способ поясняется следующими примерами, представленными в таблице 1.
Пример 1
Щелочной алюминатный раствор, содержащий 90 г/л Al2O3 и 0,2 г/л SiO2, обрабатывают суспензией известьсодержащего компонента 4СаО⋅Al2O3⋅0,5СО2⋅11Н2О в пересчете на дозировку активного оксида кальция (СаОакт) от 4 до 12 г/л и выдерживают 3 часа. Дозировка СаОакт сохраняется на этом уровне и в других примерах. Образующийся осадок отфильтровывают, промывают и сушат при 350°С в течение времени, необходимого для получения п.п.п.=7,5%. Высушенный осадок диспергируют до размера частиц менее 50 мкм. Такая же степень диспергации сохраняется и в последующих примерах. Из полученного вяжущего готовят образцы для физико-механических испытаний и определения сроков схватывания в соответствии с известной методикой.
Пример 2
Содово-щелочной алюминатный раствор, содержащий 100 г/л Al2O3 и SiO2=0,3 г/л, обрабатывают суспензией 4СаО⋅Al2O3⋅0,5СО2⋅11Н2О и выдерживают в течение 3 часов. Образующийся осадок отфильтровывают, промывают и сушат при 400°С в течение времени, необходимого для получения п.п.п.=8,0%. Высушенный осадок диспергируют до размеров частиц менее 50 мкм. Образцы изготовляют и испытывают согласно примеру 1.
Пример 3
Содово-щелочной алюминатный раствор, содержащий 100 г/л Al2O3 и SiO2=0,4 г/л, обрабатывают суспензией 4СаО⋅Al2O3⋅0,5СО2⋅11Н2О и выдерживают в течение 3 часов. Образующийся осадок сгущают, отфильтровывают, промывают и сушат при 450°С в течение времени, необходимого для получения п.п.п.=8,5%. Высушенный осадок диспергируют до размеров частиц менее 50 мкм. Образцы изготовляют и испытывают согласно примеру 1.
Figure 00000001
Параметры приготовления связующего в примерах 4-10 и результаты его физико-механических испытаний приведены в таблице 1. Как видно из приведенных примеров, предлагаемые параметры синтеза вяжущего (примеры 1-3) позволяют по сравнению с прототипом (пример 10) обеспечить принципиально иной уровень свойств связующего как по параметру сроков схватывания (7-28 мин начало и 23-40 мин конец схватывания), так и скорости нарастания прочности. Вяжущие в примерах 1-3 имеют, таким образом, значительно более короткие сроки схватывания по сравнению с прототипом (90 мин - начало, 180 мин - конец схватывания). В то же время набор прочности вяжущим, полученным по предлагаемым параметрам (примеры 1-3), практически завершается к 24 часам твердения, тогда как вяжущее по прототипу к 24 часам еще не имеет прочности. Таким образом, осуществление синтеза по предлагаемому способу позволяет перевести получаемое алюминатное связующее в разряд быстросхватывающихся и быстротвердеющих, что соответствует целям изобретения.
Примеры 4-9 обосновывают выбранные параметры синтеза связующего по следующим показателям: nCO2, температуре сушки, потерям веса при прокаливании (п.п.п.) осадка и степени диспергации (по сравнению с прототипом).
Преимущество изобретения состоит в том, что использование данного способа позволяет достичь минимального срока полного схватывания 23-140 минут и предела прочности (за 3 суток) 5,1-17,1 МПа, а также повышает производительность труда при использовании вяжущего.

Claims (1)

  1. Способ получения вяжущего путем обработки известьсодержащего компонента щелочным алюминатным раствором с последующим отделением, промывкой и сушкой образующегося осадка, отличающийся тем, что в качестве известьсодержащего компонента используют твердый раствор ангидрида угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате, который обрабатывают щелочным алюминатным раствором с кремниевым модулем от 200 до 1000 единиц в течение 3 часов при дозировке известьсодержащего компонента в пересчете на активный оксид кальция от 4 до 12 г/л, а полученный осадок сушат при температуре от 350 до 450°С до величины потери веса при прокаливании осадка в пределах от 7,5 до 8,5% и подвергают диспергации до размера частиц менее 50 мкм.
RU2016151074A 2016-12-23 2016-12-23 Способ получения вяжущего RU2655556C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151074A RU2655556C1 (ru) 2016-12-23 2016-12-23 Способ получения вяжущего

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151074A RU2655556C1 (ru) 2016-12-23 2016-12-23 Способ получения вяжущего

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2655556C1 true RU2655556C1 (ru) 2018-05-28

Family

ID=62559901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016151074A RU2655556C1 (ru) 2016-12-23 2016-12-23 Способ получения вяжущего

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2655556C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108980162A (zh) * 2018-09-30 2018-12-11 吉林大学 一种基于化学连接剂加固的铝合金型材榫卯结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU541814A1 (ru) * 1974-12-24 1977-01-05 Предприятие П/Я А-7106 Способ получени в жущего
SU1209638A1 (ru) * 1984-05-07 1986-02-07 Ленинградский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени в жущего
SU704019A1 (ru) * 1977-03-20 1986-12-30 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени гидроалюмината кальци
UA9635A (ru) * 1994-01-20 1996-09-30 Київський Політехнічний Інститут Способ получения цементного камня

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU541814A1 (ru) * 1974-12-24 1977-01-05 Предприятие П/Я А-7106 Способ получени в жущего
SU704019A1 (ru) * 1977-03-20 1986-12-30 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени гидроалюмината кальци
SU1209638A1 (ru) * 1984-05-07 1986-02-07 Ленинградский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Им.Ленсовета Способ получени в жущего
UA9635A (ru) * 1994-01-20 1996-09-30 Київський Політехнічний Інститут Способ получения цементного камня

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108980162A (zh) * 2018-09-30 2018-12-11 吉林大学 一种基于化学连接剂加固的铝合金型材榫卯结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. An overview on the reuse of waste glasses in alkali-activated materials
Torres-Carrasco et al. Waste glass as a precursor in alkaline activation: Chemical process and hydration products
CN107056115B (zh) 一种用于磷石膏基胶凝材料的促凝型早强剂及其制备方法
Palacios et al. Effectiveness of mixing time on hardened properties of waterglass-activated slag pastes and mortars
WO2006134670A1 (ja) セメント混和材及びセメント組成物
CN111556857A (zh) 用无机粘合剂增强煅烧粘土效用
CN113800792A (zh) 一种室温下原位湿法碳化活化烧结法赤泥的方法、活化赤泥及其应用
Castaldelli et al. Preliminary studies on the use of sugar cane bagasse ash (SCBA) in the manufacture of alkali activated binders
RU2655556C1 (ru) Способ получения вяжущего
EP3733628A1 (en) Autoclaved cement compositions
US20180305254A1 (en) Activator having a low ph value for supplementary cementitious material
CN117567054A (zh) 一种矿渣硫铝酸盐水泥及其生产方法
Darweesh et al. Setting, hardening and mechanical properties of some cement/agrowaste composites-Part I
RU2452703C2 (ru) Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций
KR101189202B1 (ko) 경소백운석을 포함하는 균열방지용 건조 시멘트 모르타르 조성물
CN115057635B (zh) 一种高强水泥熟料及其生产工艺
KR101306182B1 (ko) 순환골재를 함유한 친환경 호안블록 결합재 조성물
Shaikezhan et al. Cement slurry from electro-phosphoric slag
CN114804807B (zh) 一种全固废软基淤泥固化粉料及其制备方法
WO2014140614A1 (en) Cement composition and method of producing the same
MX2014003895A (es) Metodo para la produccion de un material de construccion.
JPH08301638A (ja) ジオポリマーによるカオリン質粉体の固化 および材料化
CN111689702A (zh) 一种早强型抗硫酸盐水泥
RU2434820C1 (ru) Способ получения вяжущего
CN108585566A (zh) 一种碱式硫酸镁气硬性胶凝材料及其制备方法