RU2815130C1 - Method of producing binding material - Google Patents
Method of producing binding material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815130C1 RU2815130C1 RU2023124788A RU2023124788A RU2815130C1 RU 2815130 C1 RU2815130 C1 RU 2815130C1 RU 2023124788 A RU2023124788 A RU 2023124788A RU 2023124788 A RU2023124788 A RU 2023124788A RU 2815130 C1 RU2815130 C1 RU 2815130C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- portland cement
- industrial
- production
- grinding
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 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 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011045 chalcedony Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-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
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения вяжущих и может найти применение при производстве строительных материалов.The invention relates to methods for producing binders and can be used in the production of building materials.
Известен ряд способов получения вяжущих, включающий усреднение и совместный помол основного компонента с различными техногенными отходами промышленности, недостатком которых являются низкие прочностные свойства вяжущего.There are a number of known methods for producing binders, including averaging and joint grinding of the main component with various industrial wastes, the disadvantage of which is the low strength properties of the binder.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения цемента [Патент РФ №2497767], включающий смешивание и совместный помол портландцементного клинкера с гипсом и активной минеральной алюминий-кремнийсодержащей добавкой, в качестве активной минеральной добавки используют техногенные термообработанные алюминий-кремнийсодержащие отходы переработки минерального сырья в виде золы- уноса ТЭС от сжигания углей, термообработанной при 950-1050°С и/или в виде золы терриконов - горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений, термообработанной при 600-850°С, которые подают на смешивание в количестве 5-25% от веса клинкера.The closest to the proposed method is the method for producing cement [RF Patent No. 2497767], which includes mixing and co-grinding Portland cement clinker with gypsum and an active mineral aluminum-silicon-containing additive; technogenic heat-treated aluminum-silicon-containing waste from the processing of mineral raw materials in the form of fly ash from thermal power plants from coal combustion, heat-treated at 950-1050°C and/or in the form of waste heap ash - burnt rock from mine dumps of coal deposits, heat-treated at 600-850°C, which is fed for mixing in an amount of 5-25% by weight clinker
Недостатком аналога являются низкие прочностные свойства вяжущего.The disadvantage of the analogue is the low strength properties of the binder.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении вяжущего с повышенными прочностными свойствами.The technical result of the proposed invention is to obtain a binder with increased strength properties.
Технический результат достигается тем, что способ получения вяжущего материала включает смешивание и совместный помол портландцемента и промышленного сульфатсодержащего отхода, причем указанный промышленный отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the method for producing a binder material includes mixing and co-grinding of Portland cement and industrial sulfate-containing waste, wherein said industrial waste is a mixture of vanadium production waste and sanitary construction ceramics with a component ratio of 2:1 with the following ratio of binder components, wt. %:
- портландцемент 84,0-86,0- Portland cement 84.0-86.0
- указанный промышленный отход 14,0-16,0, - specified industrial waste 14.0-16.0,
а совместный помол ведут до удельной поверхности 6400 см2/г с добавлением суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%.and joint grinding is carried out to a specific surface area of 6400 cm 2 /g with the addition of superplasticizer “Melflux 1641” in excess of 100% - 0.16%.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что промышленный сульфатсодержащий отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%:The proposed method differs from the prototype in that industrial sulfate-containing waste is a mixture of vanadium production waste and sanitary construction ceramics with a component ratio of 2:1 with the following ratio of binder components, wt.%:
- портландцемент 84,0-86,0- Portland cement 84.0-86.0
- указанный промышленный отход 14,0-16,0, - specified industrial waste 14.0-16.0,
а совместный помол ведут до удельной поверхности 6400 см2/г с добавлением суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%.and joint grinding is carried out to a specific surface area of 6400 cm 2 /g with the addition of superplasticizer “Melflux 1641” in excess of 100% - 0.16%.
Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.A comparative analysis of the known and proposed methods is presented in Table 1.
Таблица 1Table 1
Патент РФ №2497767
«Способ получения цемента»Known method -
RF Patent No. 2497767
"Method of producing cement"
45,24Compressive Strength(MPa)
45.24
61,6-63,1Compressive Strength(MPa)
61.6-63.1
Экспериментально полученные параметры помола и механоактивации смеси представлены в таблице 2.The experimentally obtained parameters of grinding and mechanical activation of the mixture are presented in Table 2.
Таблица 2table 2
Время помола до удельной поверхности 6400 см2/г компонентов вяжущегоGrinding time to specific surface area of 6400 cm 2 /g binder components
Оптимальные соотношения компонентов вяжущих, полученных экспериментальным путем, представлены в таблице 3.The optimal ratios of binder components obtained experimentally are presented in Table 3.
Таблица 3Table 3
В процессе совместного помола происходит домалывание компонентов и механоактивация частиц смеси, состоявшей из отходы ванадиевого производства и отходы санитарно-строительной керамики, что приводит к протеканию твердофазных реакций за счет увеличения поверхностной и внутренней энергии всех частиц и смещения лимитирующей стадии из диффузионной области в кинетическую, что ускоряет процесс аморфизации кристаллических фаз, а при затворении водой увеличивает количество гидратных фаз на 10-15% и повышает качество конечного продукта. In the process of joint grinding, the components are ground down and the particles of the mixture are mechanically activated, consisting of vanadium production waste and sanitary-building ceramics waste, which 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, which accelerates the process of amorphization of crystalline phases, and when mixed with water, it increases the number of hydrate phases by 10-15% and improves the quality of the final product.
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 4).The starting material was Portland cement clinker produced by Srebryakovcement OJSC, grade CEM II/A 42.5N (GOST 31108-2016) with a specific surface area of 3200 cm 2 /g of the following chemical composition (Table 4).
Таблица 4Table 4
Химический состав портландцементаChemical composition of Portland cement
Химический состав отхода ванадиевого производства представлен в таблице 5, которая опубликована в следующей статье: 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).The chemical composition of vanadium production waste is presented in Table 5, which is published in the following article: Bessmertny V.S., Zdorenko N.M., Cherkasov A.V., Varfolomeeva S.V., Bondarenko M.A., Makarov A.V. ., Platov Yu.T., Platova R.A. Possibility of using vanadium production waste in the technology of wall ceramics // Glass and Ceramics. 2022. T. 95, no. 7. pp. 43 – 50).
Таблица 5Table 5
Химический состав отхода ванадиевого производстваChemical composition of vanadium production waste
Химический состав отхода производства санитарно-строительной керамики представлен в таблице 6, которая опубликована в следующей статье: Бессмертный В.С., Минько Н.И., Дюмина П.С., Соколова О.Н., Бахмутская О.Н., Симачев А.В. Получение лицевого кирпича методом плазменной обработки с использованием сырья техногенных месторождений// Стекло и керамика, 2008, №1. С. 17-19).The chemical composition of waste from the production of sanitary-building ceramics is presented in Table 6, which is published in the following article: Bessmertny V.S., Minko N.I., Dyumina P.S., Sokolova O.N., Bakhmutskaya O.N., Simachev A.V. Production of facing bricks by plasma treatment using raw materials from technogenic deposits // Glass and Ceramics, 2008, No. 1. pp. 17-19).
Таблица 6Table 6
Химический состав отхода производства санитарно-строительной керамики Chemical composition of waste from the production of sanitary ceramics
Суперпластификатор «Melflux 1641» представляет собой сыпучий порошок модифицированного поликарбоксилатного эфира, высушенный распылением (BASF CONSTRUCTION POLYMER, September, 2009).Superplasticizer "Melflux 1641" is a free-flowing modified polycarboxylate ester spray dried powder (BASF CONSTRUCTION POLYMER, September, 2009).
Пример:Example:
В центробежно-планетарную мельницу загружали портландцемент в количестве 84%, отход ванадиевого производства и отход производства санитарно строительной керамики при соотношении 2:1 весовых частей в количестве 16 % 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.Portland cement in an amount of 84%, vanadium production waste and sanitary ceramics production waste were loaded into a centrifugal planetary mill in a ratio of 2:1 parts by weight in an amount of 16%, and the mixture was additionally ground to a specific surface area of 6400 cm 2 /g. The particle sizes of vanadium production waste and Portland cement clinker were 3.4-3.6 microns. The grinding time was 15 minutes.
Параметры работы центробежно-планетарной мельницы «Санд» были следующие: скорость вращения барабана 325с-1; материал мельницы и шаров – халцедон. The operating parameters of the Sand centrifugal planetary mill were as follows: drum rotation speed 325s -1 ; The material of the mill and balls is chalcedony.
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 85ºС, а затем осуществлялось твердение образцов на воздухе в течении 28 суток. 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 steaming chamber for 6 hours at a temperature of 85ºC, and then the samples were hardened in air for 28 days.
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 отхода ванадиевого производства, отхода производства санитарно-строительной керамики и портландцемента влиял на прочностные характеристики конечного продукта и удельную поверхность (таблица 7).The particle size of waste from vanadium production, waste from the production of sanitary ceramics and Portland cement influenced the strength characteristics of the final product and specific surface area (Table 7).
Как видно из таблицы 7, 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.As can be seen from Table 7, the optimal grinding time was 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 parameters, decreased to 6200 mm 2 /g, and the average particle size was in the range of 5.0-7.0 microns, which significantly reduced the grade of the binder material to less than the grade of binder material M400.
Таблица 7Table 7
Влияние времени помола на удельную поверхность и размер частицEffect of grinding time on specific surface area and particle size
* - оптимальные параметры * - optimal parameters
Дисперсность измельченных частиц исходного портландцементного клинкера, отхода ванадиевого производства, отхода производства санитарно-строительной керамики 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. Прочность образцов на сжатие составляла 61,6-63,1 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.The dispersity of crushed particles of the original Portland cement clinker, waste from vanadium production, waste from the production of sanitary ceramics and the mixture after additional grinding was determined using an ANALYSETTE 22 Nano Tecplus laser particle size analyzer. The compressive strength of the cubes was carried out on a hydraulic press PMG-100 MG4. The compressive strength of the samples was 61.6-63.1 MPa, which corresponds to the grade of binder material M 500.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2815130C1 true RU2815130C1 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119897C1 (en) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Cement |
RU2002116458A (en) * | 2002-06-18 | 2003-12-20 | Александр Фёдорович Симурин | Astringent |
RU2373163C1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Сибгатуллин Ильгизар Раифович | Cement of low water demand and method of its production |
RU2497767C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") | Method of cement obtaining |
JP2015156113A (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | Necプラットフォームズ株式会社 | Information processing apparatus, and object detection method |
RU2705838C1 (en) * | 2019-05-06 | 2019-11-12 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Ванадий Тула" | Granular vanadium-containing charge for oxidative burning |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2119897C1 (en) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Cement |
RU2002116458A (en) * | 2002-06-18 | 2003-12-20 | Александр Фёдорович Симурин | Astringent |
RU2373163C1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Сибгатуллин Ильгизар Раифович | Cement of low water demand and method of its production |
RU2497767C1 (en) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") | Method of cement obtaining |
JP2015156113A (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | Necプラットフォームズ株式会社 | Information processing apparatus, and object detection method |
RU2705838C1 (en) * | 2019-05-06 | 2019-11-12 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Ванадий Тула" | Granular vanadium-containing charge for oxidative burning |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Е.А. Ермолович. Утилизация отходов ванадиевого производства в плотных смесях для закладки выработанного пространства, Горный информационно-аналитический бюллетень, N4, 2011 г. * |
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 | |
CN1701047A (en) | Method for the treatment of fly ash | |
Lin et al. | Study on magnesium phosphate cement modified by steel slag | |
RU2815130C1 (en) | Method of producing binding material | |
RU2813085C1 (en) | Method for producing binding construction material | |
RU2820103C1 (en) | Method of producing composite binder based on industrial wastes | |
RU2452703C2 (en) | Ash-cement binder (zolcit) based on acid ashes of thermal power plants | |
EP4077234A1 (en) | Method for producing supersulphated cement | |
RU2813563C1 (en) | Binder production method | |
RU2814674C1 (en) | Method of producing binder based on industrial wastes | |
RU2810352C1 (en) | Binder | |
Bilek et al. | Effect of curing environment on length changes of alkali-activated slag/cement kiln by-pass dust mixtures | |
RU2814671C1 (en) | Method of producing binder based on industrial wastes | |
RU2811119C1 (en) | Binder based on industrial waste | |
RU2808361C1 (en) | Charge for binder production | |
OA13182A (en) | Process for preparing anhydrite III stabilized from plaster and hydraulic binder obtained. | |
RU2814438C1 (en) | Composite binder based on industrial wastes | |
RU2814449C1 (en) | Composite binder based on industrial wastes | |
RU2454381C2 (en) | Method of preparing complex concrete organic-mineral modifier | |
RU2811125C1 (en) | Composite binder based on technogenic waste | |
RU2810086C1 (en) | Method for producing binder | |
RU2808341C1 (en) | Binding material | |
JP4695980B2 (en) | Cement composition for steam curing product, mortar for steam curing product and concrete for steam curing product using the same | |
CN112794667A (en) | Composite modified high-activity ultrafine fly ash and preparation method thereof | |
RU2819999C1 (en) | Binder based on industrial wastes |