Цементный клинкер

НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(5) Изобретение относится к специальным видам цементов и может быть использовано как защитный материал от радиационного излучения. Сущность изобретения: клинкер ферритбариевого вяжущего содержит минералы, мас 96: феррит бария 47,01 - 52,61, алюмоферрит бария 297 - 35,5 и силикат бария остальное. 1 табл.Предлагаемое изобретение относится ксоставам минеральных вяжущих веществ,обладающих защитными свойствами к воздействию от радиационных излучений иприменяемых для изготовления защитных 5бетонов.Известен бариевоэольный цемент,включающий ЗО - 85% бариевого цемента итопливную золу, Недостатком его являетсяневысокая прочность. 10Наиболее близким по своей сущности кпредлагаемому изобретению вяжущее, имеющее следующий минералогический состав, мас. %:2 ВаО902 - 26-30 152 ВаОРе 20 з - 55-63В а О А 20 з - 8 - 18,5и химический состав, мас, ,4:ВаО - 70 - 71,29А 1203 - 2,11-6,52 20ЗЮ 2 - 4,26 - 4,85Ре 20 з - 19,19 - 21.75получаемый при температуре обжига1400 С. Цемент, изготовленный из этогоклинкера имеет предел прочности при сжатии на 7-е сутки после эатворения водой40 - 50 МПа, его коэффициент массового поглощения 273 - 283, Недостатком укаэанныхсвойств клинкера является низкая прочность вяжущего на его основе и высокая тем- ЗОпература обжига.Целью изобретения является повышение прочности вяжущего, полученного приболее низкой температуре обжига,Поставленная цель достигается тем, что 35клинкер ферритбариевого вяжущего, содержащий феррит и силикат бария, содержиталюмоферрит бария и имеет следую ций минералогический состав, мас. %:2 ВаОРе 20 з . - 47,.6-52,61 406 ВАОА 20 з2 Ре 20 з - 29,7-35,52 ВаО3102 - ОстальноеСущественные отличия заключаются вследующем:а) по химическому составу повышенным 45содержанием Ре 20 з;б) по минералогическому составу отсутствием ВаОАЬОз и наличием алюмоферрита 6 ВаОА 120 з2 Ре 20 зв) обжиг производится при температуре 501150 - 1200 С.Вяжущее на его основе имеет прочность на 7-у сутки после затворения водой95-105 МПа и коэффициент массового поглощения 285. 55Более раннее формирование клинкераферритбариевого (ФБЦ) происходит благодаря следующим процессам, используемыеа качестве сырьевых компонентов лисаковский железорудный концентрат (ЛЖРК) и красный шлам содержат Ре 20 з не в виде а-гематита, как в пиритных огарках для прототипа, а в виде гидрогетита РиОз 4/3 Н 20. Гидрогетит при температурах 350 - 400 С разлагается с образованием тонкодисперсного а-Ре 20 з в более реакционноспособной форме. Резкое повышение скорости подъема температур а интервале от 400 до 820 С, новый, ранее никогда не использовавшийся в подобных технологиях этап обжига, позволяет сохранить а -Ре 20 з в реэкционноспособной форме до температуры фазового перехода а - ВаСОз вф - ВаСОз при 812 С. Благодаря этому происходит вытеснение С 02 из ВаСОз а-гематимом с образованием 2 ВаО Ге 20 з при температурах более низких, чем температура прямого распада ВаСОз, Механизм образования других клинкерных минералов аналогичен, так как 202 и А 20 з также содержатся в ЛЖРК и красном шламе в гидратной форме. Более раннему завершению процесса клинкерообраэования способствует также пониженная степень насыщения клинкера СН=0,9, В целом зти процессы позволя.от не только получать качественный клинкер ФБЦ при температурах 1150-1200 С, но и способствуют качественному изменению его минералогического состава. В клинкере образуется алюмоферрит бария 6 ВаО А 20 з 2 Ре 20 з более аысокоосновный по отношению к алюминию минерал, чем ВаОА 20 з Низкотемперэтурный синтез в твердой фазе клинкерных минералов ФБЦ приводит к высокой дефектности этих минералов и благодаря этому существенно сказывается нэ их гидратационной активности,Следовательно Ф б Ц является качественно новым вяжущим для технологии производства вяжущих на основе соединений бария. К 7 суткам гидратации Ф БЦ набирает до 90-95% общей прочности.П р и м е р 1. Для получения клинкера ФБЦ сырьевые смеси готовят иэ технического ВаСОз, ЛЖРК и красного шлама, со СН= 0,9; Р = 0,081, взятых в соотношениях, мас. %: ВаСОз - 70,93, ЛЖРК - 29 05, красный шлам ДАЗ - 0,01. Помол сырьевых смесей производят мокрым способом в аиде шлама с влажностью - 37%, тонкость помола контролируется остатком на сите В 008. Он не должен превышать 3%, Шлам сушат, брикетируют и обжигают в силитовых печах с различной скоростью нагревания в различных температурных интервалах;а) с 20 до 400 С скорость подъема температура составляет 5-10 за минуту;б) а интервале 400 - 820 С скорость подъема температур 20 - 25 эа минуту;в) в интервале 820 в 11 С скорость подъема температур 5-10 эа минуту.Указанные условия позволяют уже при температурах 1150 - 1200 С получать клинкер ферритбариевого цемента.Химический состав полученного клинкера, мас. : ВаО - 67,9, Я 102 - 4,04, А 120 з - 2,05, РегОз - 25,33,Минералогический состав, (см, таблицу) мас. 7 ь:2 ВаОЯ 02 - 15,64 2 В а О Ре 20 з - 55,21 6 ВаОА 20 з2 Ре 20 з - 26,99 Полученный после обжига клинкер размалывают до удельной поверхности 3500 см /г.Предел прочности на сжатие составляет 56 МПа.П р и м е р 2. Вяжущее, полученное аналогично первому, при соотношении сырьевых компонентов, мас. %: ВаСОз - 70,86, ЛЖРК - 27,82, красный шлам остальное, со СН=0,9, р=0,09.Химический состав полученного клинкера, мас. %: ВэО - 67,79, Я 02 - 3,99, А 20 з - 2,26, Ре 20 з - 25,33.Минералогический состав, мас. .2 ВаОЯ 10 г - 15,34 2 ВэОРегОз - 52,61 6 ВаОА 120 з 2 Ре 20 з - 29,7 Предел прочности на сжатие составляет 85 МПа, наблюдается рост прочности по сравнению с примером 1.П р и м е р 3. Вяжущее, полученное аналогично первому, при соотношении сырьевых компонентов, мас. О : ВаСОз - 70,78; ЛЖРК - 26,47; красный,шлам - 2,75; со СН =09; р=01,Химический состав полученного клинкера, мас. :ВаО - 67,78Я 02 - 3,93А 120 з - 2,48РегОз - 24,82Минералогический состав, мас, ;2 ВаОЯ 02 - 15,02 2 ВаО РегОз - 49,786 Ва 0 А 120 з2 Ре 20 з - 32,65 Предел прочности на сжатие в 7 суток составляет 105,4 МПа, Наблюдается рост прочности по сравнению с первым и вторым примером. П р и м е р 4. Вяжущее, полученное аналогично вышеперечисленным, при соотношении сырьевых компонентов, мас. ВаСОз - 70,7; ЛЖРК - 25,16; красный шлэм - 4,14 со СН =- 0,9, р = 0,11.Химический состав полученного клинкера, мас, : ВаО - 67,57Я 02 - 3,88А 203 - 2,7Ре 203 - 24,565 Минералогический состав, мас. :2 ВаОЯ 102 - 14,72 ВаО Ре 20 з - 47,016 ВаО А 20 з2 Ре 20 з - 35,54Предел прочности на сжатие в 7 суток10 составляет 81,3 МПа,П р и м е р 5, Вяжущее, полученноеаналогично вышеперечисленным, при соотношении сырьевых компонентов, мас. :ВаСОз - 70,715 ЛЖРК - 25,16красный шлам - 4,14со СН = 0,9; р = 0,12.Химический состав полученного клинкера, мас, %:20 ВаО - 67,46Я 02 - 3,83А 2 0 з - 2,92РегОз - 24,3Минералогический состав, мас, :25 2 ВаОЯ 02 - 14,382 ВэОЕе 20 з - 44,296 ВаОА 20 з2 РегОз - 38,36Прочность составляет 49,9 МПа. Как видим из приведенных данных прочность че 30 рез 7 суток твердения у ферритбариеваговяжущего оптимального состава (пример 3таблицы) возрастает на 52,6 о ,при снижении температуры обжига на 250 С па сравнению с прототипом,35 Рентгеноструктурный анализ клинкеров, показал, что клинкер ЬЬ 3 см. таблицу),обожженный в оптимальном режиме имеетнаиболее дефектную структуру клинкерныхминералов и благодаря этому обладает по 40 вышенной гидравлической активностью.Технология получения данного цементапредусматривает использование существующега цементного оборудования и мажетбыть налажена в условиях действующих це 45 ментных заводов. Вместе с тем, различия вусловиях обжига и размолоспосабностиполученных клинкеров, определяют существенное изменение топливо- и энергозатратпри производстве ФБЦ по сравнению с про 50 иэвадством его па известному техническому решению, получаемого па технологиидля портландцемента и температурой обжига 1400 С. По данным другого известноготехнического решения снижение темпера 55 туры обжига на 70 - 100 С приводит к экономии топлива порядка 10%, апроизводительность печи при этом повышается на 10 - 12%. Учитывая это обстоятельство и принимая ва внимание высокуюдисперность подготовленной шихты, а так2004510 же возможность использования шлама более низкой влажности, снижение температуры обжига на 200 в 2 С, нами принято увеличение производительности печного5 Результаты исследований свойств полученных вяжущих.Тобж Предел прочности насжатие МПа че ез с М, и/и 15,64 55,21 26,99 15,34 52,61 29,7 15,02 49,78 32,65 14,7 47,01 35,54 14,38 44,29 38,36 28,52 10,36 60,09 40 56 1150 81 75 3 100 1150 102 105,4 . 76,6 1150 81,3 34,6 30 1150 49,6 По про- тотипу 1150 46 50 Формула и зоб ретен и яЦЕМЕНТНЫЙ КЛИНКЕР, включающий 2 ВаОф 310 г, 2 ВаОфЕегОэ и третий минерал, отличающийся тем, что в качестве третьего минерала он содержит 6 ВаОФАгОзф 2 ЕегОз, при следующем соотношении минералов, мас. о:2 ВаОфЕегОз10 6 ВаОфАгОзф 2 ЕегОэ2 ВаОфЯ 10 г 47,01 - 52,6129,7 - 35,5 Остальное Составитель П.ГайджуровРедактор Н.Семенова Техред М.Моргентал Корректор М,Ткач Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 3375 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 28 аО90 г28 аОЕегОз68 аО А 1 гОз 2 ЕегОз28 аО310 г28 аО ЕегОз68 аОА 1 гОз: 2 ЕегОз28 аО 90 г28 аОЕегОэ68 аОАгОЭ 2 ЕегОз28 аОЯОг28 аОЕегОз68 аОА 1 гОз 2 ЕегОз28 аО 810 г28 аОЕегОэ68 аОА 1 гОз2 Еег 0 з28 аО 810 г28 аОЕегОз68 аОА 1 гОз 2 ЕегОз агрегата при обжиге сырьевой смеси дляферритбариевого цемента на 10-20.(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1034348, кл. С 04 В 7/22, 1982,