RU2810086C1 - Method for producing binder - Google Patents

Method for producing binder Download PDF

Info

Publication number
RU2810086C1
RU2810086C1 RU2023109836A RU2023109836A RU2810086C1 RU 2810086 C1 RU2810086 C1 RU 2810086C1 RU 2023109836 A RU2023109836 A RU 2023109836A RU 2023109836 A RU2023109836 A RU 2023109836A RU 2810086 C1 RU2810086 C1 RU 2810086C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
grinding
portland cement
specific surface
surface area
Prior art date
Application number
RU2023109836A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Степанович Бессмертный
Марина Алексеевна Бондаренко
Владимир Анатольевич Дороганов
Олег Владимирович Пучка
Елена Владимировна Чернышева
Алексей Владимирович Макаров
Андрей Викторович Черкасов
Виктор Михайлович Воронцов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2810086C1 publication Critical patent/RU2810086C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction materials.
SUBSTANCE: invention relates to production of binders based on glass household waste used in production of building materials and in construction. The method involves averaging by grinding Portland cement with industrial waste. In this case, glass scrap of sheet and container glass is used as industrial waste, which is pre-crushed and then ground in a centrifugal planetary mill to a specific surface area of 6,500 cm2/g. Subsequent co-grinding of a mixture of Portland cement and 30-50 wt.% of glass powder is carried out to a specific surface area of 6,500 cm2/g, obtaining particles with a size of 3.5-3.6 mcm.
EFFECT: reduction in material consumption due to partial replacement of cement and energy consumption.
1 cl, 4 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к способам получения вяжущих и может найти применение в производстве строительных материалов и в строительстве.The invention relates to methods for producing binders and can find application in the production of building materials and in construction.

Известен ряд способов получения вяжущих, включающий усреднение основного компонента с различными техногенными отходами промышленности [Патент RU2148041 Сухая цементная смесь. Опубл. 27.04.2000;], недостатком которых являются относительно низкое качество и высокая энергоемкость.There are a number of known methods for producing binders, including averaging the main component with various industrial wastes [Patent RU2148041 Dry cement mixture. Publ. 04/27/2000;], the disadvantage of which is relatively low quality and high energy intensity.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения вяжущего, включающее усреднение портландцемента и пыли электрофильтров производства ферросиликохрома [Патент SU 1031934 A, Вяжущее. Опубл.30.07.1983].The closest to the proposed method is the method of producing a binder, which includes averaging Portland cement and dust from electrostatic precipitators for the production of ferrosilicochrome [Patent SU 1031934 A, Binder. Published July 30, 1983].

Недостатками аналога являются высокая энергоемкость и материалоемкость.The disadvantages of the analogue are high energy consumption and material consumption.

Цель изобретения – снижение материалоемкости и энергоемкости. Поставленная цель достигается тем, что способ получения вяжущего, включает усреднение путем помола портландцемента с отходами промышленности, и отличается тем, что в качестве отходов промышленности используют стеклобой листового и тарного стекол, который предварительно измельчают, а затем осуществляют помол в центробежно-планетарной мельнице до удельной поверхности 6500 см2/г, осуществляют последующий совместный помол смеси портландцемента и 30-50 мас.% стеклопорошка до удельной поверхности 6500 см2/г, с получением частиц размером 3,5-3,6 мкм.The purpose of the invention is to reduce material consumption and energy consumption. This goal is achieved by the fact that the method of obtaining the binder includes averaging by grinding Portland cement with industrial waste, and is distinguished by the fact that glass scrap of sheet and container glass is used as industrial waste, which is pre-crushed and then ground in a centrifugal planetary mill to a specific surface of 6500 cm 2 /g, subsequent joint grinding of a mixture of Portland cement and 30-50 wt.% glass powder is carried out to a specific surface of 6500 cm 2 /g, obtaining particles with a size of 3.5-3.6 microns.

В процессе совместного помола, где происходит домалывание компонентов, механоактивация частиц стекла с частицами портландцемента приводит к протеканию твердофазных реакций за счет увеличения поверхностной и внутренней энергии всех частиц и смещения лимитирующей стадии из диффузионной области в кинетическую.In the process of joint grinding, where the components are ground down, mechanical activation of glass particles with Portland cement particles leads to the occurrence of solid-phase reactions due to an increase in the surface and internal energy of all particles and a shift of the limiting stage from the diffusion region to the kinetic one.

Для ускорения технологического процесса, снижения энергозатрат в 2-3 раза и сокращения времени помола более чем в 10 раз с целью механоактивации частиц необходимо использовать из целого ряда помольного оборудования – центробежно-планетарные мельницы. To speed up the technological process, reduce energy costs by 2-3 times and reduce grinding time by more than 10 times for the purpose of mechanical activation of particles, it is necessary to use a range of grinding equipment - centrifugal planetary mills.

Экспериментально полученные параметры помола и механоактивации смеси представлены в таблице 1.The experimentally obtained parameters of grinding and mechanical activation of the mixture are presented in Table 1.

Таблица 1Table 1

Время помола до удельной поверхности 6500 мм2/г компонентов вяжущегоGrinding time to specific surface area of 6500 mm 2 /g binder components


п/п
No.
p/p
Наименование мельницыMill name Время помола, часGrinding time, hour
1.1. Шаровая фарфоровая мельница с уролитовыми шарамиBall porcelain mill with urolite balls 4,04.0 2.2. Центробежно-планетарная мельницаCentrifugal planetary mill 0,250.25

Пример 1Example 1

В качестве исходного материала брали портландцемент производства ОАО «Сребряковцемент» марки ЦЕМ II/A 42,5Н по ГОСТ 31108-2016 следующего химического состава (таблица 2).The starting material was Portland cement produced by Srebryakovcement OJSC, grade CEM II/A 42.5N according to GOST 31108-2016, with the following chemical composition (Table 2).

Таблица 2table 2

Химический состав портландцементаChemical composition of Portland cement

CaOCaO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ Fe2O3 Fe2O3 _ MgOMgO SO3 SO 3 R2O R2O п.п.п.p.p.p. 62,4462.44 21,2921.29 5,725.72 3,373.37 2,092.09 2,832.83 1,211.21 1,101.10

Химический состав листового и тарного стекла представлен в таблице 3.The chemical composition of sheet and container glass is presented in Table 3.

Таблица 3Table 3

Химический состав листового и тарного стеклаChemical composition of sheet and container glass

Наименование стеклаName of glass Массовое содержание, %Mass content, % SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O Fe2O3 Fe2O3 _ SO3 SO 3 Листовое стеклоSheet glass 72,072.0 1,91.9 6,76.7 4,24.2 14,814.8 0,220.22 0,30.3 Зеленое тарное стеклоGreen container glass 69,769.7 3,213.21 6,016.01 3,593.59 14,5914.59 0,460.46 0,370.37

Предварительно измельчали стеклобой листового и тарного стекла при соотношении 1:1 в щековой дробилке. Сверхтонкое измельченное стекло мололи в центробежно-планетарной мельнице «САНД» в течение 15 минут. Параметры работы центробежно-планетарной мельницы были следующие: скорость вращения барабана 325с-1; материал мельницы и шаров – халцедон.The cullet of sheet and container glass was pre-crushed at a ratio of 1:1 in a jaw crusher. Ultra-fine crushed glass was ground in a SAND centrifugal planetary mill for 15 minutes. The operating parameters of the centrifugal planetary mill were as follows: drum rotation speed 325s -1 ; The material of the mill and balls is chalcedony.

После помола смеси листового и тарного стекла в центробежно-планетарную мельницу загружали портландцемент и стеклопорошок при соотношении 7:3 весовых частей и производили домалывание смеси до 6500 мм2/г. Размеры частиц стекла и портландцемента составляли 3,4-3,6 мкм.After grinding the mixture of sheet and container glass, Portland cement and glass powder were loaded into a centrifugal planetary mill at a ratio of 7:3 parts by weight and the mixture was ground to 6500 mm 2 /g. The particle sizes of glass and Portland cement were 3.4-3.6 microns.

Время домалывания составляло 15 минут. Смесь извлекали и формовали образцы в виде кубиков 30х30х30 мм при водоцементном соотношении (В/Ц) 0,23. После твердения на воздухе в течение 24 часов кубики извлекали из формы и подвергали тепловлажностной обработке в пропарочной камере LOIP в течение 6 часов при температуре 83ºС.The finishing time was 15 minutes. The mixture was extracted and samples were molded into cubes 30x30x30 mm with a water-cement ratio (W/C) of 0.23. After hardening in air for 24 hours, the cubes were removed from the mold and subjected to heat and humidity treatment in a LOIP steam chamber for 6 hours at a temperature of 83ºC.

В качестве пластифицирующей добавки использовали суперпластификатор «Melflux 1641», который добавляли в смесь сверх 100% - 0,16%.The superplasticizer “Melflux 1641” was used as a plasticizing additive, which was added to the mixture in excess of 100% - 0.16%.

Размер частиц стеклопорошка и портландцемента влиял на прочностные характеристики конечного продукта и удельную поверхность (таблица 4).The particle size of glass powder and Portland cement influenced the strength characteristics of the final product and specific surface area (Table 4).

Таблица 4Table 4

Влияние времени помола на удельную поверхность и размер частицEffect of grinding time on specific surface area and particle size

No. Время помола, минGrinding time, min Удельная поверхность, см2Specific surface area, cm 2 /g Размер частиц, мкмParticle size, microns 1.1. 77 58005800 Более 10More than 10 2.2. 1010 62006200 5,0-7,05.0-7.0 3.3. 1515 65006500 3,5-3,63.5-3.6 4.4. 2020 65506550 3,43.4

Как видно из таблицы, оптимальное время помола составляло 0,25 часа или 15 минут. При увеличении времени помола до 20 минут удельная поверхность увеличивалась незначительно, а энергозатраты на помол увеличивались на 25%. При времени помола 10 минут удельная поверхность по сравнению с оптимальным вариантом, снижалась до 6200 мм2/г, а средний размер частиц лежал в пределах 5,0-7,0 мкм, Это существенно снижало марочность вяжущего - менее марки М400.As can be seen from the table, the optimal grinding time was 0.25 hours or 15 minutes. When the grinding time increased to 20 minutes, the specific surface area increased slightly, and the energy consumption for grinding increased by 25%. With a grinding time of 10 minutes, the specific surface area, compared to the optimal option, decreased to 6200 mm 2 /g, and the average particle size was in the range of 5.0-7.0 microns. This significantly reduced the quality of the binder - less than M400 grade.

Дисперсность измельченных частиц исходного портландцемента, стеклопорошка и смеси после домалывания определяли на лазерном анализаторе размеров частиц ANALYSETTE 22 NanoTecplus. Прочность на сжатие кубиков проводили на гидравлическом прессе ПМГ-100 МГ4. Средняя прочность пяти образцов составляла 51,9 МПа, что соответствовало марки цемента М 500.The dispersity of crushed particles of the original Portland cement, glass powder and the mixture after grinding was determined using an ANALYSETTE 22 NanoTecplus laser particle size analyzer. The compressive strength of the cubes was carried out on a hydraulic press PMG-100 MG4. The average strength of the five samples was 51.9 MPa, which corresponded to the M 500 cement grade.

Пример 2Example 2

Готовили смесь портландцемента и боя стекла по примеру 1 при соотношении портландцемента и стеклопорошка 1:1 весовых частей соответственно.A mixture of Portland cement and broken glass was prepared according to example 1 at a ratio of Portland cement and glass powder of 1:1 parts by weight, respectively.

Формовали образцы и испытывали на прочность по примеру 1.Samples were formed and tested for strength according to example 1.

Прочность на сжатие кубиков составляла 46,5 МПа, что соответствует марки цемента М 400.The compressive strength of the cubes was 46.5 MPa, which corresponds to the M 400 cement grade.

При увеличении в смеси стеклобоя более 60 мас.% марочность вяжущего ниже марки М 400.When the cullet in the mixture increases by more than 60 wt.%, the grade of the binder is below grade M 400.

Таким образом, оптимальное содержание тонкоизмельченного стекла в вяжущем лежит в пределах 30-50 мас.%.Thus, the optimal content of finely ground glass in the binder lies in the range of 30-50 wt.%.

Claims (1)

Способ получения вяжущего, включающий усреднение путем помола портландцемента с отходами промышленности, отличающийся тем, что в качестве отходов промышленности используют стеклобой листового и тарного стекол, который предварительно измельчают, а затем осуществляют помол в центробежно-планетарной мельнице до удельной поверхности 6500 см2/г, осуществляют последующий совместный помол смеси портландцемента и 30-50 мас.% стеклопорошка до удельной поверхности 6500 см2/г, с получением частиц размером 3,5-3,6 мкм.A method for producing a binder, including averaging by grinding Portland cement with industrial waste, characterized in that cullet of sheet and container glass is used as industrial waste, which is pre-crushed and then ground in a centrifugal planetary mill to a specific surface area of 6500 cm 2 /g, subsequent joint grinding of a mixture of Portland cement and 30-50 wt.% glass powder is carried out to a specific surface of 6500 cm 2 /g, obtaining particles with a size of 3.5-3.6 microns.
RU2023109836A 2023-04-18 Method for producing binder RU2810086C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2810086C1 true RU2810086C1 (en) 2023-12-21

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1031934A1 (en) * 1982-01-14 1983-07-30 Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности Binder
RU2148041C1 (en) * 1999-11-01 2000-04-27 Базоев Олег Казбекович Dry cement mix
RU2165906C2 (en) * 1998-01-27 2001-04-27 Открытое акционерное общество ОАО "Лисма" Binding agent
RU2387607C2 (en) * 2008-05-04 2010-04-27 Общество с ограниченной ответственностью фирма "ВЕФТ" Additive for modification of gypsum binders, construction mortars and concretes on their basis
RU2634605C2 (en) * 2016-02-03 2017-11-01 Шангин Андрей Петрович Glass-concrete mixture
CN114956695A (en) * 2022-06-30 2022-08-30 贵阳中建西部建设有限公司 Green concrete with low cement consumption and preparation method thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1031934A1 (en) * 1982-01-14 1983-07-30 Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности Binder
RU2165906C2 (en) * 1998-01-27 2001-04-27 Открытое акционерное общество ОАО "Лисма" Binding agent
RU2148041C1 (en) * 1999-11-01 2000-04-27 Базоев Олег Казбекович Dry cement mix
RU2387607C2 (en) * 2008-05-04 2010-04-27 Общество с ограниченной ответственностью фирма "ВЕФТ" Additive for modification of gypsum binders, construction mortars and concretes on their basis
RU2634605C2 (en) * 2016-02-03 2017-11-01 Шангин Андрей Петрович Glass-concrete mixture
CN114956695A (en) * 2022-06-30 2022-08-30 贵阳中建西部建设有限公司 Green concrete with low cement consumption and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5562863B2 (en) How to process pozzolana
US7070131B2 (en) White pozzolan composition and blended cements containing same
US20080022903A1 (en) Process for the production of portland slag cement using granulated blast furnace slag
Cordeiro et al. Ultrafine sugar cane bagasse ash: high potential pozzolanic material for tropical countries
RU2810086C1 (en) Method for producing binder
CN111732384A (en) Preparation method of high polymer recycled concrete
RU2808361C1 (en) Charge for binder production
RU2813563C1 (en) Binder production method
KR20080102294A (en) A proces for the production of reactive blast furnace slag
RU2810352C1 (en) Binder
RU2814674C1 (en) Method of producing binder based on industrial wastes
RU2814438C1 (en) Composite binder based on industrial wastes
RU2815130C1 (en) Method of producing binding material
RU2814671C1 (en) Method of producing binder based on industrial wastes
JP2017109906A (en) Slag powder and manufacturing method of slag powder
RU2813085C1 (en) Method for producing binding construction material
RU2814449C1 (en) Composite binder based on industrial wastes
RU2811119C1 (en) Binder based on industrial waste
CN114163157A (en) Process for producing slag micropowder admixture by slag dilution and application
RU2811125C1 (en) Composite binder based on technogenic waste
CN111574196A (en) Ball milling medium and preparation method and application thereof
RU2749005C1 (en) Method for producing mineral-alkaline binder based on technogenic raw materials
CN115784660B (en) Composition containing polyether refined adsorbent slag and application thereof
RU2804940C1 (en) Geopolymer composite
Jin Hyok et al. Cement grinding aid based on glycerol-waste antifreeze