RU2815130C1 - Method of producing binding material - Google Patents

Method of producing binding material Download PDF

Info

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
Application number
RU2023124788A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Степанович Бессмертный
Наталья Михайловна Здоренко
Алексей Владимирович Макаров
Виктор Иванович Онищук
Софья Владимировна Варфоломеева
Евгения Борисовна Анфалова
Екатерина Николаевна Гокова
Марта Александровна Киселева
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права"
Filing date
Publication date
Application filed by Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" filed Critical Автономная некоммерческая организация высшего образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права"
Application granted granted Critical
Publication of RU2815130C1 publication Critical patent/RU2815130C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to methods of producing binders and can be used in production of construction materials and construction. Method of producing binding material involves mixing and combined grinding of portland cement and industrial sulphate-containing wastes, wherein said industrial waste is a mixture of vanadium production wastes and sanitary engineering ceramics with a ratio of components of 2:1 with the following ratio of binder components, wt.%: portland cement — 84.0–86.0, said industrial wastes — 14.0–16.0, and combined grinding is carried out to specific surface of 6,400 cm2/g with addition of superplasticizer "Melflux 1641" in excess of 100% — 0.16%.
EFFECT: obtaining a binder with improved strength properties while reducing energy consumption during production thereof.
1 cl, 7 tbl

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

Известный способ –
Патент РФ №2497767
«Способ получения цемента»
Known method -
RF Patent No. 2497767
"Method of producing cement"
Предлагаемый способSuggested method
Смешивание и совместный помол портландцементного клинкера с гипсом с добавлением добавки в виде техногенных термообработанных алюминий-кремнийсодержащих отходов 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.Mixing and co-grinding of Portland cement clinker with gypsum with the addition of an additive in the form of technogenic heat-treated aluminum-silicon-containing waste from the processing of mineral raw materials in the form of thermal power plant fly ash from coal combustion, heat-treated at 950-1050 ° C and/or in the form of waste heap ash - burnt mine rock dumps of coal deposits, heat-treated at 600-850°C, which are fed for mixing in an amount of 5-25% of the clinker weight. Cмешивание и помол портландцемента и промышленного отхода, в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс. % и дисперсностью 6400 см2/ г с добавлением суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%Mixing and grinding Portland cement and industrial waste; a mixture consisting of vanadium production waste and sanitary construction ceramics is introduced as a sulfate component at a component ratio of 2:1, respectively, in an amount of 14.0-16.0 wt. % and dispersion 6400 cm 2 / g with the addition of superplasticizer "Melflux 1641" over 100% - 0.16% Прочность на сжатие (МПа)
45,24
Compressive Strength(MPa)
45.24
Прочность на сжатие (МПа)
61,6-63,1
Compressive 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

Наименование мельницыMill name Время помола, часGrinding time, hour Шаровая фарфоровая мельница с уролитовыми шарамиBall porcelain mill with urolite balls 4,04.0 Цетробежно-планетарная мельницаCentrifugal planetary mill 0,250.25

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

Вяжущее, мас. %Astringent, wt. % Отходы ванадиевого производства / отходы санитарно-строительной керамики (массовые части)Waste from vanadium production / waste from sanitary-building ceramics (mass parts) Содержание компонентов, мас. %Component content, wt. % Прочность на сжатие, МПаCompressive strength, MPa 8888 1:21:2 1212 49,449.4 8686 1414 52,252.2 8484 1616 53,253.2 8282 1818 50,550.5 8888 2:1*2:1* 1212 57,957.9 8686 14*14* 61,6*61.6* 8484 16*16* 63,1*63.1* 8282 1818 59,259.2 8888 1:11:1 1212 48,348.3 8686 1414 50,950.9 8484 1616 52,152.1 8282 1818 48,748.7 * – оптимальный вариант* – optimal option

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

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 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

п.п.п./ прочее p.p.p./ other Массовое содержание, %Mass content, % SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 CaOCaO MgOMgO V2O5 V2O5 Mn2O3 Mn2O3 SO3 SO 3 1,13/0,061.13/0.06 3,223.22 0,410.41 36,9336.93 5,035.03 2,812.81 17,3917.39 33,0233.02

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

п.п.п./ прочее p.p.p./ other Массовое содержание, %Mass content, % SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 Fe2O3 Fe2O3 FeOFeO CaOCaO MgOMgO К2ОK 2 O Na2O Na2O SO3 SO 3 6,926.92 65,1565.15 25,9825.98 0,30.3 -- 0,530.53 0,360.36 1,051.05 0,60.6 следыfootprints

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

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. 15*15* 6400*6400* 3,5-3,6*3.5-3.6* 4. 4. 2020 64506450 3,43.4

* - 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)

Способ получения вяжущего материала, включающий смешивание и совместный помол портландцемента и промышленного сульфатсодержащего отхода, отличающийся тем, что указанный промышленный отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%:A method for producing a binder material, including mixing and co-grinding of Portland cement and industrial sulfate-containing waste, characterized in that said industrial waste is a mixture of vanadium production waste and sanitary construction ceramics in 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%.
RU2023124788A 2023-09-27 Method of producing binding material RU2815130C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2815130C1 true RU2815130C1 (en) 2024-03-11

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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