Способ получения добавки к вяжущим

(71) Научно-производственная организация внедрения перспективных разработок "Инновация"(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ К ВЯЖУЩИМ(57) Использование: производство добавки к вяжущим, преимущественно портландцементам. Сущность; при получении добавки го компонента смешивают с 60-40 мас.0 ь измельченного стеклобоя фракции 30-60 мкм, нагревают в атмосфере водяного пара при 100-120 С, затем обрабатывают раствором серной кислоты при температуре 75- 100 С с последующей выдержкой 30-45 мин, в качестве алюмосодержащего компонента используютлибо отход производства корунда, содержащий углерод 1,5-3 мас,; и оксид алюминия - остальное, либо отход вторичной переплавки алюминия, содержащий двуокись титана 25-45 мас.0 оксид кальция 0,5-1,6 мас,0 двуокись кремния 13-30 мас оксид магния 1,0-1,8, оксид железа 18-32, оксид алюминия - остальное, либо шлак ферросплавного производства, содержащий двуокись кремния 18,0-21,2, карбид кремния 15,0-18,0, оксид кальция 17-25, оксид алюминия остальное. Прочность цемента с добавкой в 3-х суточном возрасте 217-257 МПа, в 28 суточном возрасте 521-589 МПа. вяжущим 40-60 мас.0 осодерж 1 еааай0 у)Алюмосодержащийкомпонент 40-60Стеклобой Остальноеи нагревают в атмосфере водяного парагде стеклобой используют измельченнымфракции 30-60 мкм,В качестве алюмосодержащего комнента используют отходы производстварунда содержащие масУглерод 1,5-3Оксид алюминия Остальноеили отходы вторичной переплавки алюния, содержащие мас,%:Двуокись титанаОксид кальция 6Двуокись кремнияОксид магния Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности, к производству добавки к вяжущим, преимущественно портландцементам,Целью изобретения является повышение активности добавки при одновременном снижении ее себестоимости за счет снижения топливно-энергетических затрат на производство,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства добавки к вяжущим путем обработки алюмосодержащего компонента раствором серной кислоты при температуре 75-100 С и выдержкой, алюмосодержащий компонент предварительно смешивают с тонкоизмельченным стеклобоем при соотношении их в смеси, мас.0: СО СО до (ли 25-450,5-1,13-301,8-1,0 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРОксид железа 18-32Оксид алюминия Остальное, или шлак ферросплавного производства, содержащий, мас. ф :Двуокись кремния 18,0-21,2 Карбид кремния 15,0-1 8,0 Оксид кальция 17-25Оксид алюминия Остальное Смешивание алюмосодержащего компонента с тонкоизмельченным до фракции 30-60 мм стеклобоем и нагрев их в атмосфере водяного пара приводит к выделению в смеси щелочи (МаОН) и окиси кремния. Выделяющаяся щелочь, взаимодействуя с окисью алюминия, приводит ее в гидроксид алюминия, которые, легко соединяясь с серной кислотой, обеспечивают высокую сульфатизацию добавки.Тонкозернистая окись кремния, выделившаяся в смеси, при введении добавки в цемент, немедленно взаимодействует с находящимся так гидроксидом кальция с образованием гидроксиликатов кальция,Повышенное содержание в добавке сернокислого алюминия и тонкоизмельченной двуокиси кремния обуславливает повышенную активность добавки, что подтверждается экспериментально повышением прочностных свойств портландцемента, а в который она была введена.Оптимальное соотношение смешиваемых компонентов установлено экспериментально. Акт испытаний прилагается к материалам заявки.Предлагаемый способ производства добавки обеспечивает существенное снижение ее себестоимости, так как в нем используется дешевое сырье - отходы промышленного производства, отход вторичной переплавки алюминия, шлак ферросплавного производства, отход производства корунда,Кроме того, он не является энергоемким, так как в нем исключается высокотемпературный нагрев,Опытно-промышленные испытания добавок, полученных предлагаемым способом, были осуществлены на Днепровском алюминиевом заводе, Алюмосодержащий компонент смешивали с измельченным стеклобоем в атмосфере водяного пара при температуре 100-120 С в лопастном смесителе с регулируемым температурным режимом, Затем втомже смесителе производили обработку раствором серной кислоты при температуре 75-100 С с последующей выдержкой 30-45 мин,Кроме того, изменяли фракционный состав используемого стеклобоя.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 электроэнергии; снижение загрязнения окружающей среды, расширение сырьевой баВ табл.1 приведены результаты исследования физико-механических свойств получаемого цемента в зависимости от изменения состава сырьевой смеси. В качестве алюмосодержащего компонента использовали отходы производства корунда, отходы вторичной переплавки алюминия, шлак ферросплавного производства и стеклобой, измельченный до оптимальной фракции - 400 мкм.Анализируя прочностные показатели полученных цементов на третьим и на 28 сутки твердения можно сделать вывод, что оптимальным является смешивание алюмосодержащего компонента и стеклобоя в равном соотношении (опыты 2, 7, 12 табл.1), а также в пропорции 60 к 40 и 40 к 60 мас, (опыты 1, 3, 6, 8, 11, 13 табл.1), т. к, при этом достигается максимальная активность добавки.Предварительное смешивание компонентов в соотношении 30 к 70 и 70 к 30 мас,;, не обеспечивает необходимое повышение активности добавки, что подтверждается низкими показателями прочности получаемого цемента,Экспериментально установлен оптимальный фракционный состав стеклобоя 30- 60 мкм,Опыты показали (табл.2), что при предварительном смешивании оптимального количества алюмосодержащего компонента и стеклобоя, наиболее эффективным является смешивание со стеклобоем, измельченным до фракции 30, 45, 60 мкм (опыты 1, 2, 3 табл,2),В этом случае добавка имеет наивысшую активность, а полученный цемент отличается высокой прочностью как на 3, так и на 28 сутки твердения.Использование же стеклобоя, измельченного до фракции 20 мкм, существенно повышает стоимость за тонну полученного материала и резко снижает активность добавки, что подтверждается прочностными показателями цемента, особенно на третьи сутки твердения (опыт 4, табл.2).В этом случае смешивания со стеклобоем, измельченным до фракции 70 мкм, даже при относительном снижении стоимости за тонну, активность добавки является недостаточной, прочностные показатели цемента не удовлетворяют предъявляемым требованиям (опыт 5, табл,2),Использование предлагаемого способа получения добавки позволяет обеспечить следующие преимущества: снижение себестоимости добавки, снижение затрат1828853 Таблица 1 Изменение физико-механических характеристик цемента в зависимости от состава сырьевой смесиАлюмосодержащие компоненты, масс,; П очность емента, МПа Количество стеклобоя фракцией45 мкм масс. ф ММ п/и 28 сут 3 сут Отхо ы п о изво ства ко н а 558 589 560 529 517 240 248 239 200 181 40 50 60 30 70 60 50 40 70 30 12-70 13-15 8-70 6-70 4-70 О й пе еплавки алюминия тхо ы вто ично 8-80 7-80 5-80 3-80 2-80 60 50 40 70 30 40 50 60 30 70 521 539 557 503 492 217 229 240 215 193 6 7 8 9 10 Шлак е осп лавного и оизво ства 60 50 40 70 30 40 50 60 30 70 по прототипу ка олин14-05 13-00 11-15 9-00 7-00 230 249 257 221 205 539 547 561 503 488 11 12 13 14 15 16 16-00 390 181 зы, уменьшение себестоимости получаемого цемента, утилизацию промышленных отходов за счет проведения дополнительной операции и определенных условий ее проведения.Формула изобретения 1. Способ получения добавки к вяжущим путем обработки алюмосодержащего компонента раствором серной кислоты при 75-100 С с последующей выдержкой, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения активности добавки при одновременном снижении ее себестоимости за счет снижения топливно-энергетических затрат на производство, алюмосодержащий компонент предварительно смешивают с тонко- измельченным стеклобоем при их соотношении в смеси, мас,.Алюмосодержащийкомпонент 40-60Стеклобой Остальное и нагревают в атмосфере водяного пара,2, Способ по п,1, отл ич а ю щи йся тем, что используют стеклобой измельченныйй до фракции 30-60 мкм,3, Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве алюмосодержащегокомпонента используют отход производства корунда, содержащий мас,%: 5 Углерод 1,5-3Оксид алюминия Остальное4. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве алюмосодержащего 10 компонента используют отход вторичнойпереплавки алюминия, содержащий, мас.%:Двуокись титана 25-45Оксид кальция 0,5-1,6Двуокись кремния 13-30 15 Оксид магния 1,0-1,8Оксид железа 18-32Оксид алюминия Остальное5. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве алюмосодержащего 20 компонента используют шлак ферросплавного производства, содержащий, мас:Двуокись кремния 18,0-21,2Карбид кремния 15-18Оксид кальция 17-25 25 Оксид алюминия Остальное1828853 Таблица 2 Составитель А.ТерновТехред М,Моргентал Корректор Л.Ливри едактор Т.Иванова Заказ 2466 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Т ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Изменение физико-механических характеристик цемента в зависимости от фракционного состава стеклобоя