RU2810352C1 - Вяжущее - Google Patents
Вяжущее Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810352C1 RU2810352C1 RU2023114367A RU2023114367A RU2810352C1 RU 2810352 C1 RU2810352 C1 RU 2810352C1 RU 2023114367 A RU2023114367 A RU 2023114367A RU 2023114367 A RU2023114367 A RU 2023114367A RU 2810352 C1 RU2810352 C1 RU 2810352C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- portland cement
- production waste
- vanadium
- sulfate component
- cement clinker
- Prior art date
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 14
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011045 chalcedony Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к вяжущим материалам, которые могут быть использованы в строительной промышленности, в частности при производстве цемента. Технический результат заключается в повышении физико-механических свойств при снижении энергоемкости его получения. Вяжущее включает портландцементный клинкер и сульфатный компонент, причем в качестве сульфатного компонента вводят отход ванадиевого производства в количестве 7,5-10,0 мас. % и дисперсностью 6400 см2/г. 5 табл.
Description
Изобретение относится к вяжущим материалам, которые могут быть использованы строительной промышленности, в частности при производстве цемента.
Известны вяжущие материалы, включающие различные техногенные отходы промышленности, недостатком которых являются относительно низкое качество и высокая энергоемкость их получения.
Наиболее близким по технической сущности является вяжущий материал - цемент (Патент РФ №2119897), включающий портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, мас. %: гипсовый камень 30-70, ангидрит 30-70, причем сульфатный компонент содержит в качестве ангидрита отход производства фтористого алюминия - фторангидрит, а общее содержание сульфатного компонента в цементе составляет 1-4 мас. % в пересчете на SO3.
Недостатками данного вяжущего материала являются относительно низкое качество и высокая энергоемкость его получения.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении качества при снижении энергоемкости его получения.
Технический результат достигается тем, что вяжущее включает портландцементный клинкер и сульфатный компонент, причем в качестве сульфатного компонента вводят отход ванадиевого производства в количестве 7,5-10,0 мас. % и дисперсностью 6400 см2/г.
Предложенные вяжущие материалы отличатся от прототипа тем, что в качестве сульфатного компонента вводят отход ванадиевого производства в количестве 7,5-10,0 мас. % и дисперсностью 6400 см2/г.
Совместно с портландцементным клинкером дополнительно осуществляют помол отхода ванадиевого производства, основной фазой которого является гипс, до удельной поверхности вяжущего материала 6400 см2/г с получением частиц размером 3,5-3,6 мкм.
В процессе совместного помола с помощью шаровой фарфоровой мельницы с уролитовыми шарами происходит механоактивация частиц отхода ванадиевого производства с частицами портландцементного клинкера, что приводит к протеканию твердофазных реакций за счет увеличения поверхностной и внутренней энергии всех частиц и смещения лимитирующей стадии из диффузионной области в кинетическую, а затем применение центробежно-планетарной мельницы позволяет снизить энергозатраты в 3 раза и сокращения времени помола более чем в 10 раз.
Экспериментально полученные параметры помола и механоактивации смеси представлены в таблице 1.
Таблица 1 Время помола до удельной поверхности 6400 см2/г компонентов вяжущего |
|
Наименование мельницы | Время помола, час |
Шаровая фарфоровая мельница с уролитовыми шарами | 4,0 |
Цетробежно-планетарная мельница | 0,25 |
Оптимальные соотношения компонентов вяжущих материалов, полученные экспериментальным путем, представлены в таблице 2.
Таблица 2 | ||
Портландцементный клинкер, % | Отход ванадиевого производства | Прочность при сжатии, МПа |
95,0 | 5,0 | 41,4 |
92,5 | 7,5 | 51,7 |
90,0 | 10,0 | 56,9 |
85,0 | 15,0 | 39,5 |
В качестве исходного материала брали портландцементный клинкер производства ОАО «Сребряковцемент» марки ЦЕМ II/A 42,5Н (ГОСТ 31108-2016) с удельной поверхностью 3200 см2/г следующего химического состава (таблица 3).
Таблица 3 Химический состав портландцемента |
||||||||
CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | SO3 | R2O | п.п.п. | |
62,44 | 21,29 | 5,72 | 3,37 | 2,09 | 2,83 | 1,21 | 1,10 |
Химический состав отхода ванадиевого производства представлен в таблице 4 (Бессмертный В.С., Здоренко Н.М., Черкасов А.В., Варфоломеева С.В., Бондаренко М.А., Макаров А.В., Платов Ю.Т., Платова Р.А. Возможность использования в технологии стеновой керамики отходов ванадиевого производства // Стекло и керамика. 2022. Т. 95, № 7. С. 43 - 50).
Таблица 4 Химический состав отхода ванадиевого производства |
|||||||
п.п.п./ прочее | Массовое содержание, % | ||||||
SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | V2O5 | Mn2O3 | SO3 | |
1,13/0,06 | 3,22 | 0,41 | 36,93 | 5,03 | 2,81 | 17,39 | 33,02 |
Пример 1:
Параметры работы центробежно-планетарной мельницы «Санд» были следующие: скорость вращения барабана 325с-1; материал мельницы и шаров - халцедон. В центробежно-планетарную мельницу загружали портландцемент и отход ванадиевого производства при соотношении 9:1 весовых частей и производили дополнительный помол смеси до удельной поверхности 6400 см2/г. Размеры частиц отхода ванадиевого производства и портландцементного клинкера составляли 3,4-3,6 мкм. Время помола 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 85°С., а затем осуществлялось твердение образцов на воздухе в течении 28 суток.
В качестве пластифицирующей добавки использовали суперпластификатор «Melflux 1641», который добавляли в смесь сверх 100% - 0,16%.
Размер частиц отхода ванадиевого производства и портландцемента влиял на прочностные характеристики конечного продукта и удельную поверхность (таблица 5).
Таблица 5 Влияние времени помола на удельную поверхность и размер частиц |
|||
№ | Время помола, мин | Удельная поверхность, см2/г | Размер частиц, мкм |
1. | 7 | 5800 | Более 10 |
2. | 10 | 6200 | 5,0-7,0 |
3. | 15* | 6400* | 3,5-3,6* |
4. | 20 | 6450 | 3,4 |
•- оптимальные параметры
Как видно из таблицы 5, оптимальное время помола составляло 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 оптимальными параметрами, снижалась до 6200 мм2/г, а средний размер частиц лежал в пределах 5,0-7,0 мкм, что существенно снижало марочность вяжущего материала менее марки вяжущего материала М400.
Дисперсность измельченных частиц исходного портландцементного клинкера, отхода ванадиевого производства и смеси после дополнительного помола определяли на лазерном анализаторе размеров частиц ANALYSETTE 22 Nano Tecplus. Прочность на сжатие кубиков проводили на гидравлическом прессе ПМГ-100 МГ4. Средняя прочность пяти образцов составляла 56,9 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.
Пример 2:
Готовили смесь портландцементного клинкера и отхода ванадиевого производства по примеру 1 при содержании 92,5 мас. % и 7,5мас. % соответственно. Формовали образцы и испытывали на прочность по примеру 1.
Прочность на сжатие кубиков составляла 51,7 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.
При увеличении в смеси отхода ванадиевого производства более 10% марочность вяжущего материала ниже марки М 400.
Таким образом, оптимальное содержание отхода ванадиевого производства в вяжущем материале лежит в пределах 7,5-10,0%.
Claims (1)
- Вяжущее, включающее портландцементный клинкер и сульфатный компонент, отличающееся тем, что в качестве сульфатного компонента вводят отход ванадиевого производства в количестве 7,5- 10,0 мас. % и дисперсностью 6400 см2/ г.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2810352C1 true RU2810352C1 (ru) | 2023-12-27 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU715526A1 (ru) * | 1978-09-20 | 1980-02-15 | Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности | В жущее |
US4306912A (en) * | 1979-05-31 | 1981-12-22 | Flowcon Oy | Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete |
SU897742A1 (ru) * | 1980-04-21 | 1982-01-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | В жущее |
RU2119897C1 (ru) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Цемент |
WO2020249805A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Sika Technology Ag | Method for the kinetic regulation of cementitious binders |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU715526A1 (ru) * | 1978-09-20 | 1980-02-15 | Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности | В жущее |
US4306912A (en) * | 1979-05-31 | 1981-12-22 | Flowcon Oy | Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete |
SU897742A1 (ru) * | 1980-04-21 | 1982-01-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | В жущее |
RU2119897C1 (ru) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Цемент |
WO2020249805A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Sika Technology Ag | Method for the kinetic regulation of cementitious binders |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЕРМОЛОВИЧ Е.А. Утилизация отходов ванадиевого производства в плотных смесях для закладки выработанного пространства. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). N4. 2011, с.21-23. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mallikarjuna Rao et al. | Final setting time and compressive strength of fly ash and GGBS-based geopolymer paste and mortar | |
Nazari et al. | Embedded ZrO2 nanoparticles mechanical properties monitoring in cementitious composites | |
RU2382004C2 (ru) | Органоминеральный модификатор для бетонных смесей и строительных растворов и способ его получения | |
Lin et al. | Study on magnesium phosphate cement modified by steel slag | |
RU2810352C1 (ru) | Вяжущее | |
RU2811162C1 (ru) | Композиционный вяжущий материал | |
JP3215516B2 (ja) | 水硬性組成物及び該組成物を用いてコンクリートパイルを製造する方法 | |
RU2815130C1 (ru) | Способ получения вяжущего материала | |
RU2656270C1 (ru) | Цемент низкой водопотребности и способ его получения | |
RU2811119C1 (ru) | Вяжущее на основе промышленных отходов | |
RU2813563C1 (ru) | Способ получения вяжущего | |
RU2813085C1 (ru) | Способ получения вяжущего строительного материала | |
RU2814674C1 (ru) | Способ получения вяжущего на основе техногенных отходов | |
RU2808341C1 (ru) | Вяжущий материал | |
RU2814438C1 (ru) | Композиционное вяжущее на основе техногенных отходов | |
CA3221121A1 (fr) | Adjuvant pour augmenter les resistances mecaniques a court terme d'une composition hydraulique a teneur reduite en clinker | |
RU2810086C1 (ru) | Способ получения вяжущего | |
RU2808361C1 (ru) | Шихта для производства вяжущего | |
RU2814449C1 (ru) | Композиционное вяжущее на основе техногенных отходов | |
RU2814671C1 (ru) | Способ получения вяжущего на основе промышленных отходов | |
RU2811125C1 (ru) | Композиционное вяжущее на основе техногенных отходов | |
RU2303013C1 (ru) | Известково-кремнеземистое вяжущее, способ приготовления известково-кремнеземистого вяжущего и способ приготовления силикатной смеси на основе известково-кремнеземистого вяжущего для прессованных изделий автоклавного твердения | |
RU2821085C1 (ru) | Способ получения вяжущего на основе техногенных отходов | |
RU2808253C1 (ru) | Вяжущее на основе отходов промышленных производств | |
RU2819999C1 (ru) | Вяжущее на основе техногенных отходов промышленности |