SK288177B6 - Portlandský cement - Google Patents

Abstract

Spôsob výroby portlandského cementu, kde sa výpalom surovinovej múčky v rotačnej peci z výroby slinku s prevahou alitu nad belitom (alitický slinok) s obsahom 0,01 až 1,5 % hmotn. P2O5 úpravou chemického zloženia surovinovej múčky zmenou stupňa sýtenia vápnom SLP zo 100 až na 72 a použitím materiálov obsahujúcich P2O5 alebo zmenou stupňa sýtenia vápnom SLP zo 100 až na 72, zmenou silikátového modulu MS z 1,7 až na 3,5 a použitím materiálov obsahujúcich P2O5 prejde na výrobu slinku s prevahou belitu nad alitom (belitický slinok) s obsahom 0,01 až 3 % hmotn. P2O5, a rovnako sa opačným postupom prejde z výroby belitického slinku na výrobu alitického slinku, a cement sa vyrobí spoločným mletím oboch slinkov v pomere podľa požadovaných výsledných vlastností portlandského cementu.

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby portlandského cementu.

Doterajší stav techniky

Portlandský cement sa vyrába mletím cementárskeho slinku s regulátorom tuhnutia (sadrovec CaSO₄.2 H₂O, anhydrit CaSO₄, sadra CaSO₄. 1/2 H₂O) prípadne aj s prísadami a prímesami (podľa európskej normy EN 197-1), pričom rozhodujúce pre kvalitu a vlastnosti cementuje fázové zloženie slinku.

Portlandský slinok je svojím chemickým zložením charakterizovaný rôznym pomerom štyroch hlavných oxidov CaO (55 až 70 %), SiO₂ (16 až 26 %), A1O₃ (4 až 8 %) a Fe₂O₃ (2 až 5 %), ktoré pri vysokých teplotách vzájomne reagujú za vzniku hlavných slinkových minerálov v množstve v rozmedzí 50 až 85 % alitu (C₃S), 15 až 30 % belitu (C₂S), 5 až 15 % C₃Ä a 5 až 15 % C₄AF (C = CaO, S = SiO_z, A = A1₂O₃, F = = Fe₂O₃), pričom C₃A a C₄AF tvoria medzerovitú taveninu. V špeciálnych prípadoch je zloženie slinku modifikované na znížený až nulový obsah C₃A, belitu, alebo na znížený obsah alitu.

Portlandský slinok je napr. v EN 197-1 definovaný, že musí obsahovať minimálne dve tretiny kremičitanov vápenatých, alitu a belitu a hmotnostný pomer C/S nesmie byť menší než 2.

Americká norma ASTM C-150 dokonca rozlišuje aj medzi portlandským slinkom na základe jeho zloženia rôzne druhy portlandských cementov a to: cement typu I na všeobecné použitie s obsahom alitu 50 až 65 % a belitu 10 až 30 %; cement typu III s vysokými skorými pevnosťami s obsahom alitu 55 až 65 % a belitu 5 až 25 %, ktoré sa vyrábajú zo slinkov s vysokým obsahom alitu; a cement typu IV s nízkym hydratačným teplom s obsahom alitu 35 až 45 % a belitu 28 až 35 %, ktorý sa vyrába zo slinkov s vysokým obsahom belitu.

Bežnejší obsah belitu vo vysokobelitických cementoch sa pohybuje tesne nad 50 % hmotn. a obsah alitu tesne nad 20 % hmotn. (T. Sui et al, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 2, No. 2, pp. 201 - 206, 2004).

Výroba portlandských slinkov je v existujúcich cementárňach bežnou rutinnou záležitosťou. Problém nastáva pri ďalšom zvyšovaní obsahu belitu nad 35 %. Keďže belit je fáza s nižším nárastom pevností ako alit, aby bol dostatočne aktívny, musí sa stabilizovať vo vysokoteplotných, dobre hydraulicky aktívnych modifikáciách P-C₂S a a'-C₂S. Pokiaľ k stabilizácii štruktúry vysokoteplotných, aktívnych modifikácií belitu p-C₂S a ď-C₂S nedôjde, dochádza k nežiaducej modifikačnej premene na neaktívny y-C₂S (Taylor, H. F. W., Cement chemistry, 2 edition, Thomas Telford Publishing, 1997, pp. 13 - 19 (ISBN 0 7277 2592 0)), čo je spojené s rozrušením slinku (portlandské slinky sú tvarom nepravidelné guľôčky) na práškový y-C₂S, ktorý nevykazuje žiadne hydraulické vlastnosti. Prachový podiel sa pritom technologicky nedá spracovať, lebo v chladiči slinku, ktorý je projektovaný na bežný sférický slinok, sa prachový podiel tlakovým chladiacim vzduchom vznáša a vracia do pece, zahlcuje pecný systém a znemožňuje výrobu (Bye, G. C, Portland cement, 2 edition, Thomas Telford Publishing, 1999, pp. 11 - 12 (ISBN 0 7277 2766 4)). Vyrábať belitický slinok bez stabilizácie vysokoteplotných modifikácií C₂S nie je prakticky možné a vzhľadom na žiadnu hydraulickú aktivitu y-C₂S ani žiaduce.

V riešení podľa US 5509962 sa obsah aktívneho belitu zvýšil na hodnoty 88 až 94 % hmotn. a stabilizoval sa s 3 až 5 % hmotn. Fe₂O₃, 1 až 4 % hmotn. Na₂O a 1 až 4 % hmotn. K₂O. Stabilizácia vysokoteplotných aktívnych modifikácií belitu p-C₂S a'-C₂S alkáliami Na₂O a K₂O a Fe₂O₃ (US 5509962) je jednou z ciest ako zabrániť modifikačnej premene na y-C₂S a vyrobiť aktívny belitický slinok. Avšak vnášanie alkálií do pecného systému a cementov prináša problémy. Alkálie pri výpale v moderných cementárskych rotačných peciach s cyklónovým výmenníkom tepla sú vážnou prekážkou, keďže prítomnosť alkálií resp. ich chloridov a síranov spôsobuje vznik nálepkov v pecnom systéme, znižovanie výkonov a upchávanie výmenníka tepla (SK 287017). Ďalej zvyšovanie obsahu alkálií v cementoch vedie k zvýšeniu náchylnosti kameniva k alkalicko-kremičitej reakcii v betónoch, t. j. k alkalickému rozpínaniu kameniva a deštrukcii betónov, preto je obsah alkálií v portlandských cementoch limitovaný Na₂O + 0,658 K₂O < 0,6 % hmotn. (STN EN 206-1/NA).

Zvyšovanie podielu belitu v portlandských cementoch nemusí byť realizované iba zvyšovaním podielu belitu v alitických slinkoch alebo výrobou vysokobelitických slinkov, ale je možná aj výroba portlandských cementov kombináciou dvoch druhov samostatne vyrobených slinkov, a to vysokoalitického a vysokobelitického s cieľom dosiahnutia určitých kvalitatívnych požiadaviek.

V riešení podľa JP 6048789 sa pripravuje ultranízko-exotermický vysokopecný cement typu B miešaním 15 až 30 % hmotn. alitovej zložky s 50 až 75 % hmotn. belitovej zložky, 4 % hmotn. C₃A a 6 až 18 % hmotn. C₄AF a k danému výslednému cementovému slinku sa pridáva sadrovec. K 40 až 60 % hmotn. získaného cementu sa pridáva práškovitá vysokopecná granulovaná troska v množstve 60 až 40 % hmotn., čím sa dosiahne významné zníženie exotermy a prevencia zníženia odolnosti vytvrdnutého betónu.

Riešením podľa JP 7215742 sa pripravuje cement s nízkym vývojom hydratačného tepla, nižším než u

SK 288177 Β6 portlandského cementu s miernym vývojom hydratačného tepla, a rovnakým vývojom počiatočných pevností do doby 7 dní ako u portlandského cementu s miernym vývojom hydratačného tepla. Cement s nízkym vývojom hydratačného tepla je zmes 60 až 90 % belitového typu cementu s obsahom C₂S nad 50 % a alitového typu cementu s merným povrchom podľa Blaina nad 4000 cm²/g a s obsahom C₃S nad 50 % a celkovo zmes obsahuje nad 40 % C₂S a nad 5 % hmotn. C₃S.

Riešením podľa JP 8175854 sa pripravuje nízkoexotermická cementová zmes majúca nízky vývoj hydratačného tepla a vysoké počiatočné pevnosti miešaním a mletím belitického cementového slinku a alitického cementového slinku spolu so sadrovcom v určenom hmotnostnom pomere. Belitický cementový slinok obsahujúci najmä belit sa mieša v množstve 30 až 90 % hmotn. s 70 až 10 % hmotn. alitického cementového slinku obsahujúceho najmä alit a melie. Výsledná zmes obsahuje pod 8 % hmotn. C₃A a dosahuje rovnaké termické a pevnostné vlastnosti ako tradičné dvojzložkové alebo trojzložkové zmesi na báze jemne mletej vysokopecnej granulovanej trosky alebo popolčeka s výbornou stabilitou a kvalitou.

Riešenie v dokumente JP 2007223819 sa týka belitového miešaného cementu s vysokou pevnosťou a metódy výroby betónových výrobkov s vysokou pevnosťou z daného cementu. Belitový miešaný cement sa pripravuje miešaním cementovej zmesi tvorenej najmä alitom a cementovej zmesi tvorenej najmä belitom s merným povrchom od 5000 do 9000 cm²/g.

V bežných slinkoch sa nachádzajú fosforečnany na úrovniach do 0,2 % hmotn. P₂O₅. Fosforečnany ovplyvňujú vývoj slinkových fáz pri výpale, začiatok a časy tuhnutia cementov a tiež vývoj pevností cementov. Zvyšovanie obsahu fosforečnanov v slinkoch najmä nad 1 % hmotn. P₂O₅ má negatívny vplyv na nárast skorých pevností, pretože fosforečnany znižujú obsah alitu stabilizáciou belitu (Puntke, S. and Schneider, M., Cement International, Vol. 6, No. 5, pp. 81 - 93,2008).

V oblastiach rovnovážnych diagramov C-S-P (P = P₂O₅) s vysokým obsahom P₂O₅ sú belity stabilizované do tej miery, že alit reakciou belitu a voľného vápna ani nevzniká. Tuhé roztoky belitov v sérii C₂S - C₃P sú stabilizované pri izbovej teplote vo vysokoteplotných modifikáciách β, ď a a (Salge, H. and Thormann, P., Zement-Kalk-Gips, No. 11, pp. 532 - 539, 1973).

V prípade belitu stabilizovaného s P₂O₅ bola hydraulicita ď-C₂S dokonca vyššia ako v prípade P-C₂S (Matkovic, B. and Young, J., F., 8^,h International Congress on Chemistry of Cement, Rio de Janeiro, Brasil, Vol. II, pp. 276-281, 1986).

a'-C₂S s P₂O₅ vykazuje pri hydratácii vyššie hydratačné teplo ako p-C₂S, no P-C₂S začína hydratovať podstatne skôr ako a'-C₂S (Muller, R., Neubauer, J. and Gótz-Neunhoeffer, F., 1 l^,h International Congress on Chemistry of Cement, Durban, South Africa, pp. 1043 - 1053, 2003). Modifikácia a-C₂S nevykazovala hydraulické schopnosti.

V prípade alitu fosforečnany P₂O₅ podporujú tvorbu Ml polymorfhej formy C₃S, ktorá má lepšie hydraulitické vlastnosti a vyšší vývoj počiatočných pevností než druhá polymorfiiá forma M3-C₃S z modifikácií alitu bežne sa vyskytujúcich v slinkoch, čo môže zvýšiť pevnosti v tlaku cementu až o 10 % (Stanék, T. and Sulovský, P., Cement and Concrete Research, Vol. 32, pp. 1169- 1175,2002).

V dokumente SK 286 325 je opísané riešenie, ktorým sa dá znížiť inhibičný účinok P₂O₅ na tvorbu slinkových fáz najmä alitu, a tým vyrobiť vysokoalitický cementársky slinok so zvýšeným obsahom fosforu bez negatívneho dopadu na kvalitu cementov. Vysokoalitický slinok so zvýšeným obsahom fosforu a so zníženým inhibičným účinkom P₂O₅ podľa riešenia SK 286 325 dosahuje bežne vysoký obsah alitu, niekoľko násobne vyšší než obsah belitu, ako je to uvedené v dokumente SK 4488U. Riešenie SK 286 325 sa týka výroby vysokoalitického cementárskeho slinku so zvýšeným obsahom P₂O₅ s použitím materiálov obsahujúcich fosfor. Obsah P₂O₅ v alitickom slinku sa však môže zvyšovať len do hladiny, pri ktorej ešte nie sú ohrozené kvalitatívne vlastnosti cementov spôsobené nadmerným znížením obsahu alitu.

Nevýhodou alitického slinku je, že aj napriek zníženiu inhibičného účinku P₂O₅ podľa riešenia SK 286 325, stále existuje horná limitná hranica pre využitie materiálov obsahujúcich fosfor, najmä odpadov a vedľajších produktov, nad ktorou už dochádza k zníženiu kvality cementov.

Nevýhodou belitického slinku je, že bez stabilizácie hydraulicky aktívnych vysokoteplotných modifikácií a'-C₂S a P-C₂S nie je ho možné použiť na výrobu cementov.

Ako materiály obsahujúce fosfor sa pri výrobe portlandského slinku začali používať odpady obsahujúce fosfor pridávané buď do cementárskych surovinových zmesí vo forme fosforečnej trosky WO 9003340, a v podobe odpadov z výroby fosforečnanových hnojív RU 2147016, alebo do plameňov pecí ako alternatívne palivá v podobe jemne mletých kalov z čistiarní odpadových vôd (Ad Takx, 5^lh VDZ Congress, Diisseldorf Germany, pp. 357 - 360, 2002) a živočíšnych odpadov PL 197240, najmä mäsovokostných múčok (Pech, M. and Douillet, G., 5^lh VDZ Congress, Diisseldorf, Germany, pp. 352 - 356,2002).

Cementársky slinok sa vypaľuje v rotačnej peci zo surovinovej múčky a jeho fázové zloženie je určované chemickým zložením surovinovej múčky. Pre najdôležitejšie vlastnosti cementu, predovšetkým pre jeho pevnosti, je rozhodujúci pomer alitu a belitu v slinku. S rastúcim obsahom belitu v slinku klesajú pevnosti cementu, súčasne však klesá spotreba paliva a emisie CO₂ a rastie výkon rotačnej pece a klesajú výrobné náklady.

Chemické zloženie surovinovej múčky sa nastavuje na podiely oxidov - moduly, a to stupeň sýtenia vápnom S_LP (1), ktorý sa pohybuje pri bežných alitických slinkoch v rozmedzí 90 až 100, silikátový modul M_s (2), ktorý sa pohybuje v rozmedzí 1,7 až 2,7 a aluminátový modul M_A (3), ktorý sa pohybuje v rozmedzí 1,5 až 2,5.

S_LP = 100 . C/(2,8 . S + 1,18 . A + 0,65 . F) (1)

M_s = S/(A + F) (2)

M_a = A/F (3)

V prípade výroby belitického slinku stupeň sýtenia vápnom S_Lp klesá na úrovne 70 - 85, silikátový modul M_s rastie nad 3 a aluminátový modul M_A bežne vzrastie nad 2,5.

Pretože možnosti zámerného ovplyvňovania vlastností cementu zmenami chemického zloženia surovinovej múčky, a tým aj obsahu belitu v slinku, sú pri tejto technológii veľmi obmedzené, vyrába sa obvykle slinok s vysokým obsahom alitu so stálym fázovým zložením a vlastnosti cementu sa nastavujú iba mletím a množstvom prísad a prímesí, predovšetkým množstvom granulovanej vysokopecnej trosky, menej už ostatnými prímesami a doplňujúcimi zložkami, ktoré povoľuje norma EN 197-1.

Podstata vynálezu

Cieľom tohto vynálezu je výroba portlandského cementu so zvýšeným obsahom belitu, s minimalizovanými výrobnými nákladmi a emisiami CO₂, a presne nastaviteľnými vlastnosťami. Cieľom tohto vynálezu je tiež dosiahnutie čiastočnej náhrady granulovanej vysokopecnej trosky v prípade výroby portlandských cementov, portlandských troskových cementov, portlandských zmesových cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako hlavnou zložkou, vysokopecných cementov, zmesových cementov a všetkých cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálnych cementov, ako sú cementy síranovzdomé, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky a rôznych zmesí obsahujúcich cement s prídavkom vysokopecnej granulovanej trosky.

Uvedený cieľ sa dosiahne spôsobom výroby portlandského cementu podľa tohto vynálezu. Podstata riešenia spočíva v tom, že výpalom v rotačnej peci sa striedavo vyrobia nastavením chemického zloženia surovinovej múčky samostatne dva druhy slinkov, slinok s prevahou alitu nad belitom (alitický slinok) s obsahom 0,01 až 1,5 % hmotn. P₂O₅ a slinok s prevahou belitu nad alitom (belitický slinok) s obsahom 0,01 až 3 % hmotn. P₂O₅. Cement sa vyrobí spoločným mletím oboch slinkov v pomere v závislosti od požadovaných výsledných vlastností portlandského cementu.

Chemické zloženie surovinovej múčky je pri prechode z výroby alitického slinku na výrobu belitického slinku upravené zmenou stupňa sýtenia vápnom a použitím P₂O₅ obsahujúcich materiálov tak, že so zvyšovaním obsahu P₂O₅ v slinku z 0,01 až na 3 % hmotn. sa stupeň sýtenia vápnom S_LP znižuje zo 100 až na 72.

Tiež môže byť chemické zloženie surovinovej múčky pri prechode z výroby alitického slinku na výrobu belitického slinku upravené zmenou stupňa sýtenia vápnom, zmenou silikátového modulu a použitím P₂O₅ obsahujúcich materiálov tak, že so zvyšovaním obsahu P₂O₅ v slinku z 0,01 až na 3 % hmotn. sa stupeň sýtenia vápnom S_LP znižuje zo 100 až na 72 a silikátový modul M_s sa zvyšuje z 1,7 až na 3,5.

Oba slinky sa vyrábajú striedavo, pričom pri výpale belitického slinku, ktorý sám nevytvára stabilný pecný nálepok v slinovacom pásme rotačnej pece, sa využíva nálepok po predchádzajúcom výpale alitického slinku. Znížením podielu taveniny v belitickom slinku na cca 10 % sa opotrebenie pecných nálepkov pri výpale belitického slinku zníži na minimum.

Spoločným mletím slinkov s rozdielnymi obsahmi týchto fáz sa dosiahne presnejšie nastavenie pomeru alit/belit v cemente. Vlastnosti cementu sa nastavujú pomerom oboch slinkov s regulátorom tuhnutia, prípadne aj s prísadami a prímesami.

V dôsledku veľmi nízkej hydraulickej aktivity belitu však týmto spôsobom nie je možné obsah belitu v cemente zvýšiť k obsahom, aké majú aktívne belitické cementy, a tento spôsob má povahu riedenia alitického slinku podobne, ako je to v prípade prídavkov granulovanej vysokopecnej trosky, keďže belitický slinok začne hydratovať a vyvíjať vysoké pevnosti a zvýšené hydratačné teplo až oneskorene podobne ako granulovaná vysokopecná troska a tiež chemické zloženie belitického slinku je blízke chemickému zloženiu granulovanej vysokopecnej trosky na rozdiel od alitického slinku.

Výkon rotačnej pece je pri výpale belitického slinku podstatne vyšší. Teplota výpalu je nižšia a slinovacie pásmo v rotačnej peci je podstatne kratšie ako pri výpale alitického slinku. Podstatne nižšie je pri tomto výpale aj merná spotreba paliva a emisie CO₂. Oddelený výpal belitického slinku a nižšia teplota výpalu umož4 ňujú výrazné zvýšenie obsahu P₂O₅ v belitickom slinku a následne aj vo výslednom cemente a stabilizáciu hydraulicky aktívnejšej modifikácie belitu ď-C₂S a 3-C₂S.

V prípade zavedenia P₂O₅ čiastočnou náhradou primárneho paliva mäsovokostnou múčkou, prípadne kalmi z čistiarní odpadových vôd, sa v dôsledku zvýšenia hydraulickej aktivity belitu dosiahne súčasne výrazné zvýšenie obsahu belitu v konečnom produkte a úspora primárneho paliva. Naviac, spaľovaním mäsovokostných múčok a kalov z čistiarní odpadových vôd ako biomasy -CO₂ neutrálneho paliva sa znižujú emisie CO₂, keďže spaľovaním biopalív emisie CO₂ nestúpajú, ale sú relatívne rýchlo spotrebované na vznik a rast ďalšej biomasy. Využitie biopalív ako obnoviteľného zdroja energie účinne napomáha nahrádzať prírodné neobnoviteľné fosílne palivá, čo prispieva k trvalo udržateľnému rozvoju.

Obsah belitu v obvyklom portlandskom cemente sa v tomto prípade môže zvýšiť až na 25 až 30 % hmotn. pri zachovaní pevností z jednorazovo vypaľovaného alitického slinku.

Do cca 25 až 30 % hmotn. belitu v zmesi oboch slinkov ide o výrobu obvyklého aliticko-belitického slinku s obvyklým použitím vrátane jeho použitia na výrobu portlandských cementov, portlandských troskových cementov, portlandských zmesových cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako hlavnou zložkou, vysokopecných cementov, zmesových cementov a všetkých cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálnych cementov, ako sú cementy síranovzdomé, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky a rôznych zmesí obsahujúcich cement s prídavkom vysokopecnej granulovanej trosky. Rôzne zmesi obsahujúce cement s prídavkom vysokopecnej granulovanej trosky sú bežné betónové zmesi, betónové zmesi na výrobu tvárnic a prefabrikátov, betónové zmesi pre cementobetónové kryty vozoviek, tunely, mosty, viadukty, cement obsahujúce zmesi pre stabilizačné podklady, kamenivá spevnené cementom, betóny pre masívne a veľkoobjemové stavby, striekané betóny, potery, cementové lepidlá na obklady a dlažby, cementové lepidlá pre zatepľovacie systémy, tepelnoizolačné malty, vodoizolačné zmesi, špárovacie hmoty, malty na murovanie, malty na omietanie, stierky, štuky, suché omietkové zmesi, nivelizačné zmesi, injektážne zmesi, tesniace suspenzie, zmesi na ochranu a opravu betónových konštrukcií, sanačné zmesi a pod.

Ďalšie zvyšovanie obsahu vysoko belitického slinku v zmesi, a tým obsahu belitu v cemente, je čiastočnou náhradou granulovanej vysokopecnej trosky v prípade portlandských cementov, portlandských troskových cementov, portlandských zmesových cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako hlavnou zložkou, vysokopecných cementov, zmesových cementov a všetkých cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálnych cementov, ako sú cementy síranovzdomé, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky a rôznych cement obsahujúcich zmesí s prídavkom vysokopecnej granulovanej trosky, aje preto spojené s poklesom krátkodobých pevností cementu. Miera tejto náhrady je pre jednotlivé cementárne individuálna s ohľadom na náklady na dopravu a cenu granulovanej vysokopecnej trosky a na náklady na výrobu belitického slinku.

Pretože rýchlosť reakcie vzniku belitu je mnohonásobne vyššia ako rýchlosť vzniku alitu, pri riešení podľa vynálezu výrazne prispieva ku zníženiu výrobných nákladov aj možnosť hrubšieho mletia surovinovej múčky na výrobu belitického slinku so zodpovedajúcou úsporou mlecej energie v porovnaní s výrobou alitického slinku.

Okrem zníženia emisií CO₂ v dôsledku zníženej mernej spotreby paliva je pri tomto výpale významné aj zníženie emisii CO₂ v dôsledku zníženého podielu vápenca v surovine.

Výpal belitického slinku umožňuje aj zvýšený podiel spaľovania sekundárnych - alternatívnych palív a možnosť zvýšeného použitia odpadov - alternatívnych surovín na výrobu surovinovej múčky. Riešenie umožňuje veľkoobjemové účinné využitie odpadov obsahujúcich P₂O₅ pri výrobe cementárskeho slinku, ktoré inde majú iba veľmi malý aplikačný potenciál.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V cementárni so suchým spôsobom výroby alitického slinku s obvyklými 10 až 15 % hmotn. belitu, 18 až 20 % hmotn. medzerovitej taveniny a 0,15 % hmotn. P₂O₅ bez spaľovania mäsovokostnej múčky, sa zmenou stupňa sýtenia vápnom S_Lp z 97 na 75 a spaľovaním mäsovokostnej múčky a kalov z čistiarní odpadových vôd a využitím odpadov z výroby fosforečnanových hnojív ako zložky do surovinovej zmesi prejde na výpal belitického slinku s 5 až 20 % hmotn. alitu, 10 až 12 % hmotn. medzerovitej taveniny a s obsahom P₂O₅ v slinku 2,50 % hmotn. V tomto slinku je belit tvorený vysoko hydraulicky aktívnou modifikáciou a'-C₂S a β-C₂S s obsahom nadstechiometrického CaO, ktorá umožní zmiešaním oboch slinkov výrobu portlandského cementu s vysokým obsahom belitu.

Vzhľadom na zmenený stupeň sýtenia vápnom bude tento belitický slinok vhodný na čiastočnú náhradu granulovanej vysokopecnej trosky a zmes oboch slinkov bude vhodná na výrobu portlandských cementov, portlandských troskových cementov, portlandských zmesových cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako hlavnou zložkou, vysokopecných cementov, zmesových cementov, a všetkých cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálnych cementov ako sú síranovzdomé cementy, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky a rôznych zmesí obsahujúcich cement s prídavkom vysokopecnej granulovanej trosky.

Príklad 2

V cementárni so suchým spôsobom výroby alitického slinku s obvyklými 10 až 15 % hmotn. belitu, 18 až 20 % hmotn. medzerovitej taveniny a 0,15 % hmotn. P₂0s sa spaľovaním mäsovokostnej múčky zvýšil obsah P₂O₅ v slinku na 0,7 % hmotn. So zmenou stupňa sýtenia vápnom S_Lp z 96 na 74 a zmenou silikátového modulu M_s z 2,8 na 3,3 sa prejde na výpal belitického slinku s 5 až 20 % hmotn. alitu a 10 až 12 % hmotn. medzerovitej taveniny. Pri tomto výpale sa spaľovaním mäsovokostnej múčky a využitím fosforečnej trosky ako zložky do surovinovej zmesi zvýšil obsah P₂0₅ v slinku nad 1,8 % hmotn., a preto tento belitický slinok bude tvorený hydraulicky aktívnou modifikáciou <x'-C₂S a P-C₂S. Pevnosti cementu vyrobeného len z takto vyrobeného belitického slinku budú po 28 dňoch a najmä po 90-dennom uložení porovnateľné s pevnosťami alitického slinku, a preto pomer oboch slinkov v zmesi bude určovaný iba požiadavkami na počiatočné pevnosti cementov.

Do cca 25 % hmotn. belitického slinku v zmesi pôjde o výrobu portlandského cementu s obvyklými parametrami pri zvýšenom obsahu belitu. Ďalšie zvyšovanie obsahu belitického slinku v zmesi bude znižovať počiatočné pevnosti a tiež znižovať vývoj hydratačného tepla.

V prípade výroby portlandských cementov, portlandských troskových cementov, portlandských zmesových cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako hlavnou zložkou, vysokopecných cementov, zmesových cementov a všetkých cementov s vysokopecnou granulovanou troskou ako doplňujúcou zložkou, špeciálnych cementov, ako sú cementy síranovzdomé, cementy s nízkym hydratačným teplom, cementy s nízkou začiatočnou pevnosťou, cementy do mált na murovanie a omietky a rôznych zmesí obsahujúcich cement s prídavkom vysokopecnej granulovanej trosky bude zvýšenie obsahu belitického slinku čiastočnou náhradou granulovanej vysokopecnej trosky s mierou náhrady podľa požiadaviek na krátkodobé pevnosti.

Veľmi nízke hydratačné teplo belitického slinku a pomerné vysoké pevnosti po 28 dňoch umožnia v tejto cementárni výrobu zmesí s obsahom belitického slinku vysoko nad 50 %.

Uvedené príklady uskutočnenia vynálezu sú príkladnými možnosťami uskutočnenia myšlienky vynálezu a nevyčerpávajú všetky možnosti uskutočnenia vynálezu v rámci rozsahu patentových nárokov.

Priemyselná využiteľnosť

Riešenie podľa vynálezu je možné využiť vo všetkých jestvujúcich aj novo budovaných závodoch na výrobu portlandského cementu. Riešenie je možné tiež využiť pri výrobe portlandského cementu, kde je potrebné alebo výhodné vytvoriť čiastočnú náhradu granulovanej vysokopecnej trosky ako prímesi.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby portlandského cementu, vyznačujúci sa tým, že výpalom surovinovej múčky v rotačnej peci sa z výroby slinku s prevahou alitu nad belitom s obsahom 0,01 až 1,5 % hmotn. P₂O₅ úpravou chemického zloženia surovinovej múčky zmenou stupňa sýtenia vápnom S_LP zo 100 až na 72 a použitím P₂O₅ obsahujúcich materiálov, alebo zmenou stupňa sýtenia vápnom S_LP zo 100 až na 72, zmenou silikátového modulu M_s z 1,7 až na 3,5 a použitím materiálov obsahujúcich P₂O₅ prejde na výrobu slinku s prevahou belitu nad alitom s obsahom 0,01 až 3 % hmotn. P₂O₅ a rovnako sa opačným postupom prejde z výroby belitického slinku na výrobu alitického slinku a cement sa vyrobí spoločným mletím oboch slinkov v pomere v závislosti od požadovaných výsledných vlastností portlandského cementu.