Способ получения добавки к цементу

СоаЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Н) ЫЮС 04 ИДЕТЕЛЬСТВ а,(54) (57) 1. СПОК ЦЕМЕНТУ путесодержащего кочноземельногочающий сповышения проч СОБ ПОЛУЧЕНИ смешивания понента с со лемента, о тем, что,ости цементаДОБАВКИалюминийью щелол и ьюнние ОСУДАРСТЭЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Государственный всесоюзныйнаучно-исследовательский институтцементной промышленности и ОрденаЛенина институт общей и неорганичской химии им. Н.С.Курнакова(56) 1. Авторское свидетельство СФ 556120, кл, С 04 В 7/35, 1977.2. Патент США Р 3114647,кл, 106289, С 04 В 7/35, 1963 (пртотип),сроки твердения, снижения стоимости получаемой добавки и расширения сырьевой базы, в качестве соли щелочно- земельного элемента используют предварительно приготовленный раствор сульфата магния, смешивание его с алюминийсодержащим компонентом ведут при температуре 20-100 С, рН 7.,2- 8,8 и мольном отношении реагирующих веществ в пересчете на НЬ 04:И 9504: :д 1 01.на 20 = (0,4-1,5):(0,6-2,З): :1,0:(1,2-1,6), кристаллиэуют осадок при той же температуре.2. Способ по и. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что в качестве алюминийсодержащего компонента используют спек глиноземного производства или раствор алюмината щелочного металла.3. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что в качестве сырья, содержащего сульФат магния, используют эпсомит из морских рассолов.Изобретение относит;я и технологии вяжущих материалов, в частностик производству добавок к цементу,повышающих его прочность в ранниесроки тверденкя,Известен способ получения добавки к цементу, включающий соединенияалюминия, путем растворения глиноземсодержащего материала в дисперсконной среде с последующей кристаллизацией осадка и его отделением (1,. 1 ОЭтот способ сложен в аппаратурном оформлении, поскольку в качестведисперсианной среды используют сильную кислоту - кремнефтористовопородную. Кроме того, получающаяся добавкапри ее введении в цемент приводит кего быстрому схватывании, что затрудняет укладку в Формы и уплотнениестроительных растворов и бетонов.и не позволяет получить высокую ран -нюю в первые 6 ч тверденкя 1 проч 2 Оность. Наиболее близким к кзобретениюявляется способ получения добавки кцементу путем смешивания алюмкнкйсодержащего компонента с солью щелочноземельного элемента, причем в качестве алюминийсодержащего компонента используется раствор квасцов всерной кислоте, а в качестье соли рщелочноземельного элемента - Растворхлористого кальция в серной кислоте (2),Недостатками известного способаявляются высокая стокмость и малаядоступность исходнсго алюмкнийсодер жащего компонента - квасцов. Крометого, полученная по известному способу добавка не обеспечивает достаточной прочности цемента в ранниесроки твердения. так, при введении 4 Оуказанной добавки в количестве 10в цемент прочность цемента при сжатии через 6 ч составляет всего0,8 МПа, а при изгибе 03 КПа (см.таблицу), 45Цель изобретения - повышение прочности цемента в ранние сроки твердения, снижение стоимости получаемойдобавки и расширение сырьевой базы,Цель достигается тем, что согласноспособу получения добавки к цементупутем смешивания алюминийсодержащегокомпонента с солью щелочноземельногоэлементИ в качестве соли щелочноземельного элемента используют предварительно приготовленный раствоР сульфа"та магния, смешивание его с алюминийсодержащим компонентом ведут прк температуре 20-100 ОС, рН 7,2-8,8 к мольном соотношении реагирующих веществв пересчете на Н 2504:И 0504:А 1 дО , 6 О:(1,2-1,6) к кристаллкзуют осадок притой же температуре.При этом в качестве апюминийсодержащего компонента используют щелоч-ной спек глиноземного производствакли раствор алюяната щелочного металла.Кроме того, в качестве сырья, содержащего сульфат магния, используютэпсомит иэ морских рассолов.Сущность изобретения заключаетсяв том, что в результате взаимодействия компонентов после смешиванияи кристаллизации получается осадокдвойного гкдроксосульфата алюминияи магния ДГЛМ) с мольным отношением ИОО:А 1 О равным 0,3-2,2, который и является эффективной добавкойк цементу, повышающей его раннююпрочность,При уменьшении количества сернойкислоты по сравнению с укаэанным(что соответствует повышению количества Ма,20) в продукте реакции появляются менее активные гидроксилы магния и алюминия. При соотношенииИ 0504 и А 120 вне. укаэанных пределовчасть исходных веществ остается непрореагировавшей, что снижает активность добавки и удорожает ее производство (примеры 16 и 17 в таблице),Увеличение расхода Нд 504 (соответственно уменьшение расхода На 0),ведет к появлению в продуктах реак,ции основных солей с меньшим содержанием магния, что также приводит кснижению активности добавки (примеры 14 к 15 в таблице),При повышении температуры взаимодействия и кристаллизации выше 100 С(пример 13 в таблице) происходит разрушение кристаллов ДГАМ вследствиедегидратации (по данным ДТА), а питемпературе 20 дС, например при 17 С(пример 12 в таблице), реакция образования кристаллического ДГАИ не происходит (по данным РФА) . Как видноиз таблицы (примеры 12 и 13), цемент с такой добавкой через 6 чпрочностью не обладает.Прк выходе значений рН за пределы7,2-8,8 в результате изменения соотношения реагентов (примеры 14-17в таблице), полученная добавка недает положительного эффекта, так какпрк этом образуется либо смесь ДГАМи основных сульфатов алюминия (ИОО:: А 1 0 в смеси = О, 2, примеры 14 и15), либо смесь гидроксида магнияи ДГАЛ (ИОО:А 1 0 = 2,4, пркмеры16 и 17),Исходные реагенты - сульфат магния и алюмкнийсодержащке материалы, например спек глиноземного производства, гораздо менее дефицитны, чем квасцы, используемые в прототипе, что обеспечивает расширение сырьевой базы и снижение стоимости добавки,Способ кспытан в лабораторных условиях. Полученные таким способом добавки показали высокую эффективность цемента при их введении в цемент при помоле 3,0-10 мас. Ъ илив воду затворения в отношениироста ранней прочности.П р и м е р 1. 100 кг эпсомита (Мд 504 7 НОО) с влажностью 30 растворяют в 279,8 кг 10-ной серной кислоты и добавляют в полученный раст вор, нагретый до 50 С спек глиноземного производства, включающий 85 по весу алюмината натрия, в количестве 54,9 кг тщательно перемешивают; рН реакционной смеси 7,8. При 500 С в 10 течение 3 ч кристаллизуется 125,5 кг добавки влажностью 27 с мольным отношением ИдО:А 1091,0. Выход 97,5. Мольное соотношение исходных компонентов в пересче те ыа- Н 2 5 04: Мд 504.: А 12 0: Ма 20 равно 1,0:1,0:1,0:1,5.П р и м е р 2. 60 кг эпсомита с влажностью 30 растворяют в 418,7 кг 10-ной серной кислоты и добавляют в полученный раствор 54,9 кг спека глиноземного производства, содержащего 85 по весу алюмината натрия, тщательно перемешивают; рН реакционной смеси 7,2, При 20 оС в течение 23 ч образуется 90,2 кг добавки влаж костью 32 с мольным отношением МдО;А 1 д 03 0,3: 1. Выход 97. Мольное соотношение исходных реагентов в пересчете на Н 2504:И 0504:А 1 О.йадО равно 1,5;0,6:1,0:1,5. ЗОП р и м е р 3. 170 кг эпсомита с влажностью 30 растворяют в 221 кг 5-ной серной кислоты н добавляют в полученный раствор, нагретый до 100 С, 54,9 кг спека глиноземного производства; рН реакционной смеси 8,6. После тщательного перемешивания в течение 1 ч кристаллизуется 145,6 кг добавки вЛажностью 38,5 с мольным отношением Мд 0:А 1 д 09: 1,6:1, Выход 98. Мольное соотношение исходных реагентов в пересчете на Н д 504: Мд 504, А20. НаО0,4:1,7:1:1,5.П р и м е р 4, 100 кг эпсомита с влажностью 30 растворяют в 280 кг 10-ной серной кислоты и добавляют в полученный раствор 420 кг щелочного раствора алюмината натрия, содержащего 46,7 кг алюмината натрия (НаА 102) и 11,4 кг едкого натра (МаОН), тщательно перемешивают; рН реакционной смеси 8,8, При 70 С в течение 2,5 ч кристаллизуется 227,5 кг добавки влажностью 28,5 с мольным отношением ИдО:А 12092,2. Выход 97. Мольное соотношение исходных реагентов в пересчете на Н 504;М 950: А 12 03. Ма 20 равно , 0,4: 2,3:1,0:1,6.результаты испытаний цемента состава, мас,: клинкер 94, сульФат кальция 6,с добавками, полученными согласно предлагаемому и взятыми в количестве 3-10 от веса цемента представлены в таблице."4 С й ай о о 3 о4 ь о о О сЧ 4 о о сЧ ф ь о ь м м м 3 а с ъ съ ф ъс гф юъ ь ь ьсю ф ж ою 133 4 юй 44 л,л лЗаказ 9025/2 В Тираж 622 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 Они подтверждают эффективность действия добавки, полученной согласно изобретению, по сравнению с добавкой получаемой известным способом. Так, прочность цемента с добавкой, полученной по способу-прототипу, 5 через 6 ч составляет при сжатии О,В МПа и при изгибе 0,3 МПа, а прочность цемента с добавкой, полученной согласно изобретению, соответственно 2-4,9 МПа и 0,5-1 МПа, т.е в 3-6 раз Я больше.Поскольку в добавке могут присутствовать примеси, не влияющие на ее эффективность, исходным магниевымсырьем может служить эпсомит, получа- емый из морской воды, беэ предварительной очистки или природные рассолы, образукщиеся при упаривании морской воды, содержащие сульфаты н хлорнды магния и натрия, а в качествеалюмината натрия может быть взят раствор после выщелачивания глиноэемистого спека до отделения иэ негокремнезема, т.е. включающий до 30510 (при использования бокситов вкачестве исходого сырья) . При использовании нефелина в качестве исходного сырья для получения добавки,гидрогель алюмината натрия, помимо50, содержит также примесь КЛ 102,которая не препятствует использованию добавки по ее прямому назначению.С учетом изложенного сырьевая баэадля осуществления предложенного способа является широкой, а стоимостьполучаемой добавки значительно ни"же, чем по способу-прототипу.