Способ получения добавки к цементу

Союз Советския Социалистических Республик(22) Заявлено 270280 (21) 2887788/29-33 с присоединениеч заявки Йо -С 04 В 7/54 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Государственный всесоюзный научно-исследовательский институтцементной промышленности, Институт коллондной химии и химииводы АН УССР и Государственный всесоюзный институт пропроектированию и научно-исследовательским работам "КМсгипроцемент"(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДОБАВКИ К ЦЕМЕНТУ Изобретение относится к произвоцству вяжущих материалов, в частности добавок к цементу, повышающих его прочность и регулирующих другие строи- тельно-технические свойства.Известен способ получения добавки ,к цементу, состоящий в сульфатированииглиноземсодержащего сырья кипящей концентрированной серной кислотой 1 3.Недостатки этого способа - большой расход весьма дефицитной серной кислоты, а также наличие в добавке примеси свободной серной кислоты, что существенно ухудшает условия работы оборудования и обслуживающего персонала при введении добавки в цемент или бетонную смесь. Кроме того, зна чительные затраты энергии расходуются на сгущение сульфатной массы, образующейся в результате сульфатирования.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения добавки к цементу из глиноземсодержащего материала путем приготовления суспензии с серной кислотой и термообработки 2 1.Недостаток данного способа - большой расход дефицитной серной кислоты и невысокая прочность цемента.ЗО Цель изобретения - повышение прочности цемента и экономичности способа.Эта цель достигается тем, что в способе получения добавки к цементу из глиноэемсодержащего материала путем приготовления суспензии с серной кислотой и термообработки, дополнительно готовят суспенэию глинозем- содержащего материала с водой, а сус. пензию с серной кислотой при термообработке перемешивают, затем обе суспенэии смешивают при соотношении твердых фаз от 1:5 до 1:20, гранулируют при 120-130 С и термообрабатывают при 500-800 С,Кроме того, суспензию с серной кис" лотой готовят при содержании последней в 1,5-2,5 раза большем стехиометрического, причем соотношение жидкое: твердое составляет 2,5-4, суспензию с водой готовят при соотно-, шении жидкое: твердое 0,4-0,95 в присутствии поверхностно-активного вещества.Для приготовления суспенэии глиноэемсодержащего материала с серной кислотой берут кислоту концентрации от 50 до 75 при любых примесях, до, пустимых с санитарной точки зрения, 882962поскольку примеси не влияют на ход процесса получения добавки.Нагревание суспензии с серной кислотой до кипения происходит отчасти за счет экзотермической реакции взаимодействия глиноземсодержащего материала с серной кислотой,а отчасти в результате дополнительных затрат топлива, Чтобы их сократить, для подогрева этой суспензии можно применять отходящие газы печей грануляционного секания и обжига гранул добавки, или вести подогрев суспензии в форкамерах указанных печей. Форкамеры, как известно, применяют для разбавления газов, полученных при сжигании высококалорийного топлива, допол нительным количеством воздуха, чтобы получить температуру 120-300 С при грануляционном спекании или 500-800 С при последующем обжиге гранул.Предварительное смешивание обеих 2 О суспензий может быть осуществлено в щнековом устройстве, а грануляционное спекание и обжиг гранул могут быть проведены в одном печном агрегате, например вращающейся печи .с форкаме-. рой. В злом случае обе суспензии смешивают перед подачей в печь, их взаимодействие начинается в.шнековом устройстве, которым полученную реакционную смесь непрерывно подают в холодную зону вращающейся печи. Здесь реакционная смесь нагревается до кипения кислоты, после чего при дальнейшем повышении температуры происходит грануляционное спекание, а затем обжиг образовавшихся гранул. 35П р и м е р 1. Глиноземсодержащий материал, например каолин, обрабатывают 75-ной серной кислотой в количестве 50 от стехиометрического и требуемого при температуре кипения 49(100-103 С). Происходит взаимодействие каолинита с серной кислотой с образованием сернокислого алюминия ,по реацииА 120 " 2510 22 НО + ЗНд 50,45А 1(504)+ 25102 + 5 НОК полученной массе добавляют водную суспензию каолинита или глины из расчета, чтобы не менее 10 глинозема находилось в виде сернокислого алюминия и пульпа имела влажность 47. Затем пульпа подвергается грануляционному спеканию при 120-220 С ио последующему обжигу гранул при 560- 580 С в аппаратах кипящего слоя, Приоэтом не провзаимодействовавший с серной кислотой каолинит разлагается, образуя сульфатоактивированный метакаолинит, а оставшийся свободным активный кремнезем дополнительно активизируется сульфатными газами. Полученные гранулы представляют собой готовую добавку к цементу, состоящую из сернокислого алюминия и метакаолинита, сульфатноактивированного свободного кремнезема. Добавка вводится в состав цемента при помоле. Применение ее в составе цемента позволяет повысить его прочность на 100 кгс/см и более, что в случае портландцемента марки 600 позволяет получить высоко- прочный цемент с активностью около 700-800 кгс/см и придать цементу способность затвердевать при пониженных положительных и отрицательных темпера-турах (до -10 С), а также повышенную водонепроницаемость и мороэостойкость.И р и м е р 2. Глиноземсодержащий материал каолин в количестве 1 кг смешивают с 3,2 кг 60-ного раствора серной кислоты и выщелачивают при температуре кипения в течение одного часа при одновременном перемешивании ,мешалкой. Затем добавляют суспензию из 19 кг сухого каолина и 16,8 кг воды с 0,1 технических лигносульфонатов для получения реакционной смеси влажностью 52. Смесь подвергают грануляционному спеканию при 220 С и затем обжигу при 570 С. При этом образуется 18,8 кг добавки, характе" ризующейся следующим химическим составом, вес. : А 1031,4; 51 Од 49,4; 50 З 9,2; ГеО7,6 и другие примеси в небольших количествах. Эта добавка была введена в состав цемента. Результаты испытаний высокопрочного цемента (85 клинкера,10 добавки и 5 гипса ) приведены в таблице. Введение добавки, приготовленноИ предлагаемым способом, повышает активность цемента, снижает расход кислоты и электроэнергии на помол цемента с добавкой.1ц ащОнвжцхеххх ововлмЕЕвцомоэааеас :ын Ю ь Ч ю йЫД 0 ЗЮ ОЭЗ цнйгцОХо цо мои а хм Ю Ю йЧ Е о о Х3 Я н э о а О Э й о в аа3Л Э М Ц Э 3 а а И И Ч 1 й в нело нсоЗф 1 ф Ю 1ЯЭаЭР 1 фнонфооно о в йнн ОсД 1 ехна ом ЭОМ дноОЭ М х И юЭц о о в с Ю Ф в И-.3ЛЯн во мо оМо аайчцЦ фо 88296288296 Формула изобретения Составитель А.Кулабухова Редактор В.Данко Техред З.фанта Корректор В.СиницкаяЭаказ 10107/27 Тираж 663 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Способ получения добавки к цементу из глиноземсодержащего материала путем приготовления суспензии с серной кислотой и термообработки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности цемента и экономичности способа, дополнительно готовят суспензию глиноземсодержащего материала с водой, а суспензию с серной кислотой при термообработке перемешивают, затем обе суспензии смешивают при соотношении твердых фаз от 1:5 до 1:20, гранулируют при 120-130 ОС и термообрабатывают при 500-800 С. 152. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что суспензию с серной кислотой готовят при содержаниипоследней в 1,5-2,5 раза большемстехиометрического, причем соотношение жидкое: твердое составляет2,5-4. 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что суспензию готовят при соотношении жидкое:твердое 0,4-0,95 в присутствии поверхностно- активного вещества,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 560852, кл. С 04 В 7/54, 1977. 2. Авторское свидетельство СССРР 622778, кл. С 04 В 7/38, 1977.