SU1057456A1 - Способ получени добавки к цементу - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к производству в жущих материалов, преимущественно к способу получени  добавок к цементу, повышающие его прочность и регулирующие другие строительно-технические свойства.

Известен способ получени  добавки к цементу путем сульфатировани  глиноземсодержащего сырь  кип щей концентрированной кислотой lj .

Недостатки этого способа заключаютс  в большом расходе дефицитной серной кислоты, в высокой температуре обработки 300-330 С и соотношении жидкое-твердое (Ж:Т) более 2, что обусловливает значительные затраты энергии на нагрев кислоты и сгущение полученной сульфатной массы . Спекание кислых суспензий при повышенной температуре приводит к значительным потер м серной кислоты с дымовыми газами и требует очистки последних дл  предотвращени  загр знени  окружающей среды. Наличие в добавке примеси свободной серной кислоты ухудшает услови  работы оборудовани  и обслуживающего персонала при введении добавки в цемент или бетонную смесь.

Известен также способ получени  добавки к цементу путем сульфатировани  глиноземсодержащего материала, например водных алюмосиликатов, в суспензии с серной кислотой и последующей термообработки при 200-400 С в,течение 3 ч 2,

Зтому способу присущи те же недостатки , что и вышеописанномуНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс  способ получени  добавки к цементу . из нефелинового концентрата путем сульфатировани  сульфатом или гидросульфатом двухвалентного железа, или серной кислотой или их смесью з

Су{фность этого способа состоит в том, что глиноземсодержащий материал подвергают дегидратирующему обжигу и смешивают при 300-500 С с сульфатом и/или гидросульфатом двухвалентного железа, серной кислотой иди их смесью в количестве от 0,1 До 1,5 моль SOg на 1 моль AljOjB глиноземсодержащем материале.Полученную реакционную смесь охлаждают естественным путем или с применением холодильников.

Недостатком известного способа  вл етс  наличие термической опера57 56Z

ции - дегидратирующего обжига глиноземсодержащего сырь , что приводит к большому расходу тепла и усложнению аппаратурного оформлени . Если глино5 земсодержащим сырьем  вл ютс  нефелины , то в добавку попадают щелочные металлы, что не позвол ют достичь максимального эффекта в повышении прочности при введении добавки в

10 цемент, с одной стороны, и приводит к потере полезных компонентов сырь  щелочных Металлов),с другой стороны .

Цель изобретени  - упрощение спо15 соба повклиени  прочности цемента. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  добавки к цементу из нефелинового концентрата путем сульфатировани 

20 сульфатом или гидросульфатом двух- , валентного железа или серной.кислотой или их смесью, процесс сульфатировани  осуществл ют в две стадии, причем на первой стадии нефелиновый

25 концентрат обрабатывают 10-25 -ной серной кислотой при 20-90°С и выщелачивают при 70-1ОО С водой, а на второй стадии полученный глиноземистый остаток сульфатируют при 10-20 С,

,,, затем увлажн ют до ku-kS% и гранулируют при 160-200 С.

Кроме того,раствор после выщелачивани  судьфатированного нефелинового концентрата упаривают и подвергают дробной кристаллизации.

Способ осуществл ют следущим образом .

Нефелиновый концентрат в количестве 1 кг смешивают с 0,2 кг серной

дд кислоты концентрацией 20 при 20с. Реакционную массу перемешивают в течение 15 мин, а затем выщелачивают водой при соотношении Ж:Т 4. Дли-, тельность перемешивани  составл ет

45 15 мин. Маточный раствор отфильтровывают ,упариаают и из него кристаллизуют сульфаты кали  и натри  с содержанием 98 основного вещества. Глиноземисть Й остаток состава,%: (,2; Al2C,31,33;Fe20,3,57;SO 5,76;. 5,28;N320 i,5; примеси 3.,36,смешивают с 0,6 кг сульфата двухвалентного железа при комнатной температуре. Перемешивание осуществл ют в шнековом смесителе в течение 0,5 ч. Полученную массу смешивают с 0,2 кг воды и затем подвергают гранул ционной сушке при . Получают добавку следующего химического состава. масЛ: A1jOj21,3jSiO,2 31,6; Ре„П 20 SO 22,1; примеси А,2. Дл  обосновани  граничных значе; НИИ концентрации серной кислоты, ее AO3Vtpo8KM, температуры сульфатизации нефелинового концентрата и водн го выщелачивани  реакционной смеси проведены опыты по вы влению зависи мости степени извлечени  кали  и натри  от этих параметров. ; Результаты опытов представлены в табл.1 и 2. Данные табл.1 свидетельствуют о том, что наибольшее извлечение кали  и натри  достигаетс  при 10-25% ной концентрации серной кислоты. Т а б л и ц 1 1 выбор дозировки серной кислоты равный 100% от стехиометрии, опреде л лс  максимальным извлечением кали  и натри  и минимальным извлечен ем алюмини  и железа (табл.2). ульфатизаци  нефелинового концентрата при 20-90°С дает практически одинаковую степень извлечени  натри  (72-75%) и кали  (65%). Повышение температуры выше 90°С приводит к снижению извлечени  этих компонентов вследствие образовани  алюмокалиевых и алюмонатриевых квасцов, которые гидролизуютс  при водном выщелачивании и с образованием нерастворимых соединений. Граничные значени  температуры выщелачивани  70-100 С сульфатов кали  и натри  водой из реакционной смеси обусловливаютс  их высокой растворимостью при этих температурах. Увлажнение реакционной смеси до г+5-50% необходимо дл  того, чтобы материал стал жидкоподвижным. Граничные значени  влажности определ ютс  текучестью пульпы. Температура гранул ционного спекани  продукта была установлена при получении крента в аппарате кип щего сло . Ниже продукт не гранулируетс . ПОднимать температуру выше-2000С экономически нецелесообразно. Все параметры первой стадии сульфатизации (температуры процесса, дог зировки и концентрации серной кислоты , температуры выщелачивани ) выбраны по максимальной степени извлечени  щелочных металлов,что равнозначно наилучшему качеству добавки,так как присутствие щелочей в цементах отрицательно сказываетс  на их прочностных характеристиках (табл.3). Так как глиноземистый концентрат обладает высокой реакционной способностью , длительность его сульфатизации обусловливаетс  временем пребывани  реагентов в реакторе, обеспечивающим .полноту взаимодействи . ТаблицаЗ

115 30

568

120 ЛЗ З 573 118 2+0 3 570 582 -129 252 +35

51057 56

Состав цементаД: добавка 5; гипс фатов кали  и натри , во-вторых,улуч5; клинкер 90.шением качества добавки (ее прочностПрименение двух стадий сульфатиза н  примесей содержани  в ней щелочей, ции обусловлено, во-первых, повышени- s Увеличение прочности цемента с уменьем экономичности способа путем полу- шением содержани  в добавке щелочей чени  ценных попутных продуктрв-суль- представлено а табл..

Полученна  по прототипу

Полученна  ; после. стадии сульфи/глинозем .

90 конц. 5

+ Na20 -9,78

Полученна  после Д.. ст

90

IRjO t.Z

Таким образом, приготовление предлагаемой добавки, позвол ет упростить

ных свойств за счет сведени  до уров .Таблица

523

0,38 107

225

43 573

0,38 120 2tt3

процесс и увеличить прочность цемента .

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ К ЦЕМЕНТУ из нефелинового концентрата путем сульфатирования сульфатом или гидросульфатом двухвалентного железа, или серной кислотой, или их смесью, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа повышения прочности цеме.нта, процесс сульфатирования осуществляют в две стадии, причем на первой стадии нефелиновый концентрат обрабатывают 10-25%-ной серной кислотой при 2090°С и выщелачивают при 70-100°С водой, а на второй стадии полученный глиноземный остаток сульфатируют при 10-100°С, затем увлажняют до 40-45% и гранулируют при 160-200°С.

2. Способ по п.1, о т л и чающий с я тем, что раствор после выщелачивания сульфатированного нефелинового концентрата упаривают и подвергают дробной кристаллизации.

SU „„1057456