Способ получения вяжущего

(23) Приоритет Опубликовано 23.07.80. Бюллетень27 ло делам изобретений к открытий(72) Авторы изобретения Киевский ордена Трудового Красного Знамени инженерно. строительный тпгститут(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО й Изобретение относится к химии, а более конкретно - к силикатным материалам н мо. жет быть использовано в промышленности строительных материалов в качестве декоратив. ного вяжущего.о5Известен способ получения минерального гидравлического вяжущего, например белого портландцемента, путем спекания шихты при температуре клинкерообразования. Получение такого цемента связано с высокотемпературным, обжигом (1450-1600 С), в процессе которого синтезируются определенные безводные минералы, способные проявлять вяжущие свойства при затворении их водой, а такжес необходимостью отбеливания клинкера после его спекания (1 тНедостатком известного способа получения вяжущего белого цвета является высокая температура обжига и необходимость использования кондиционного, свободного от красящих окислов, сырья (например, беложгущихсяРглин и пр), Это связано с тем, что высокая температура обжига клицкера создает условия, при которых происходит восстановление оксида железа до закисн или даже до металлического железа, сообщающего готовому продукту серий цвет, При медленном охлаждении в окислительной среде возможно обратимое изменение заки. си в оксид, что вызывает окрашивание порошка в кирпично-красный цвет, В связи с этйм со держание красящих окислов в клинкере строго ограничивается, например, количество оксида железа не должно превышать 0,35-0,45%.ЕЕаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ по. лучения вяжущего, включающий с 1 штез гидра тов кальция путем перемешивания и тепловлаж. постной обработки с последующим обеэвожива. нием 121Недостатком этого способа является иеобхо. днмость использования чистого сырья, так как низкая температура гидротермальной обработки смеси (50-80 С) не соэдает условий, при кото. рых красящие оксиды могли бы связываться в гидроснликаты и терять свои красящие свой. ства. Кроме того, высокая температура обезвоживания синтеэпроватпгых гидросиликатов (700.800 С) приводит к косстановлению тех кра. сящих оксидов, которые находились в связан"9808 степени стабильности структуры исходного сырья и количества присутствующих. в нем красящих оксидов,Вследствие того, что вяжущее представляетсобой частично дегидратированный гидросилнкаткальция аформной нли нестабильной кристаллической структуры, оно обладает уникальнымисвойствами, так как сочетает в себе как гид.ратационные гидравлические, так н контактно.конденсационные свойства. Эти свойства реализуют в зависимости от вида и назначенияизготавливаемых изделий.В случае использования вяжущего как гидратационного технология изготовления изделийна его основе ничем не отличается от традицн.онной на основе белого портландцемента. Синтез водостойкого, прочного камня определяется% протекающими при эатвореннн вяжущего водойпроцессами гидратации частично обезвоженныхгидратных соединений кальция с образованиемв затвердевшем камне ниэкоосновных гидроснликатов кальция и т. и.Прн использовании предлагаемого вяжущего в качестве контактно-конденсационного изделия приобретают прочность и водостойкостьв момент формования.Со временем, в обоихслучаях, прочностьизделий растет, т, к, на процессы гндратациипорошкообраэного вещества вяжущего налагаются процессы стабилизации его структуры.П р и м е р 1. К 88 вес % нефелинового.шлама Ачинского глиноземного завода, представленного в основном СэВ с содержанием35 красящих окислов Ре 2 О э+ МПО = 3,8 вес.%,добавляют 12 вес.% СаО нз расчета связываниясвободного 802 н А 1 эОэ в стехиометрическомсоотношении 2:1 и смешивают с водой прнВ/Тв шаровой мельнице в течение 1 ч40до достижения удельной поверхности, равной2900 см/г по ПСХ.2. Затем шлам помещаютв автоклав с мешалкой н при непрерывномаремешивании подвергают тепловлажностнойобработке при 200 .300 С в течение 4-х ч.45После автоклавирования шлам обезвоживаютцо 16 вес,% и обжигают в муфельной газовойпечи при 650 С в течение 2-х ч. Количествоудаленной воды, определенное по термограви.метрической кривой на дернватографе системыПаулик (ВНР) составляет 90 вес,% от связанной при гидратацни. Коэффициент яркостивяжущего, определенный по отношению к бе.лизке молочного стекла тина МС, полученного иэ смеси, автоклавированной прн 200 С,составляет 73%, а при 300 С - 90 о, Чспьпа 55ние вяжущих проводится двумя способами:первый из ннх - по аналогии с традиционными,бетонами заключался в изготовлении образцовразмеров ЗхЗхЗ см нз теста нормальной густо 3 74иом виде в исходном сырье и не влияли послевитеза на цвет массы, а после полного обезво,живаиие ухудшают белизну. И даже в случаеиспользования чистого сырья нельзя по известному способу получить белый цемент высоко.го качества, так как его минералогический сос.тав определяется в основном белитом СэВ, который значительно снижает белизну,Цепь изобретения - снижение температурыобжига и расширениесырьевой базы за счетиспользования сырья с повышенным содержанием красящих оксидов.Эта цель достигается тем, что в способеполучения вяжущего, включающем синтезшдратов кальция путем перемешивания и тепповлажностной обработки с последующимобезвоживанием, синтез гидратов кальция осуществляют при 105.300 С, а обезвоживаниепроводят при 200.650 С до удаления 50-90 вес.связанной воды,Способ осуществляют следующим образом.Кремнеэемсодержащий силикатный компонент и известь, взятые в определенном стехиометрическом соотношении, или соединениякальция типа силикатов, алюминатов, алюмосиликатов или их смеси перемешивают в шаровоймельнице с водой при В/Т = 2 - 10 до удельнойповерхности 1000-5000 см /г по ПСХ.2. Затемсмесь помещают в автоклав и при постоянномперемешивании подвергают тепловлажностнойобработке нри 105-300 С до связывания извести в гидраты или гидратации соединенийкальция. Полученный шлам отфильтровываютдо влажности 5-,20 вес.% и подвергают обезвоживанию при 200-650 С до удаления 5090 вес.% связанной воды, которая определяетсяпо измерению потерь при прокаливании нли потермогравиметрической кривой, Полученныйюсле обжига белый дисперсный продукт представляет собой частично дегидратированныйгидросиликат обладающий гидравлическимивяжущими свойствами. Отбеливание смесипроисходит за счет связывания красящих оксидов в твердые растворы прн автоклавной обработке в интервале 105-300 С. Например, ионыжелеза могут внедряться в кристаллическую ре.щетку гидросилнкатов кальция ( Ре-замещение)При частичном обезвоживании гидросиликатов в условиях низких температур 200-650 Ссущественной перестройки нз решетки, кото.рая бы способствовала восстановлению крася.щих оксидов, не происходит. В связи с этим белизна полученного продукта не изменяется. В качествеисходного сырья для получения предлагаемого вя.жущего могут быть использованы опока, трепел,песок, супеси, легкие и тяжелые суглинки,а также отходы промышленных производств,например, нефелиновый шлам, Параметры тепловлажностной обработки и последующего об 4жига шлама определяются в зависимости от5749808 ты, а второй - в изготовлении контактно.конденсационных образцов из пресс - порошка, доведенного до влажности 18 вес.%, путем прессования при давлении 400 кгс/см .Образцы, изготовленные по первому способу, приобретают водостойкость через 3 сут. хранения в естественных условиях, по второму - сразу в момент прессования.П р и м е р 2. 65,12 вес.% окиси кальция смешивают с 34,86 вес.% лессовидной супесй О Киевского месторождения с содержанием ЕезОэ около 3,5 вес.%, взятых из расчета стехиометрического соотношения С: 8 = 2, и с водой при В/Т = 1, измельчают в шаро. вой мельнице до достижения удельной поверх З ности,. равной 3000 см/г по ПСХ, затем добавляют воду с доведением В/Т до 2 и шлам подвергают тепловлажностной обработке при 173 С при непрерывном перемешивании в течение 8 ч. После такой обработки компо. ненты полностью прореагируют с образованием соответствующих гидратов. Обезвоженный до 16 вес.% шлам обжигают в муфельной печи 6при 600 С в течение 1,5 ч, Количество удаленной воды, определенное по термогравиметрической кривой, составляет 84 вес.% от связаннойпри синтезе, Коэффициент яркости достигает78%,П р и м е р 3. 60 вес.% окиси кальциясмешивают с 40 вес.% опоки Николаевскогоместорождения с содержанием РезОз около2 вес.% и с водой при В/Т = 1 измельчают вшаровой мельнице до достижения удельнойповерхности 3000 см /г, затем к шламу добав-.ляют воду с доведением В/Т до 2 и смесьтюдвергают тепловлажностной обработке прио105 С до полного связывания извести, Послеэтого шлам обеэвоживают до 10 вес.% и подвергают термической обработке при 200 С втечение 6 ч. Количество удаленной воды, определенное по термогравиметрической кривой,составляет 50 вес.% от связанной при синтезе,Испытание образцов проводится таким же образом, как и в примере 1.Результаты испытаний представлены в табли.Составитель А, КулабуховаТехред М. Кузьма . Корректор М. Пожо Редактор Т. Киселева Заказ 4420/6 Тираж 671ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Подписное 1Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 9 749808 10Из приведенных примеров видно, что пред- ння и тепловложностной обработки с последуюлагаемый способ позволяет упростить техноло. щим обезвоживанием, о т л и ч а ю щ и й.щческий процесс производства вяжущего бла. с я тем, что, с целью снижения температурыподаря снижению температуры обжига, расши. обжига и расширения сырьевой базы за счетрить сырьевую базу получения белых цементов использования сырья с повышенным содержа 5за счет использования некондиционного сырья с вием красящих оксидов, синтез гидратов каль.повышенным содержанием красящих оксидов, ция осуществляют при 105.300 С, а обезвожива.а также расширить диапазон его свойств за ние проводят при 200-650 С до удаления 50.90%счет получения вяжущего, обладающего как связанной воды.гидратационпыми, так и контактно-конпенсаци. 1 О Источники информации,онными свойствами. принятые во внимание при экспертизе1. Бутт Ю. М, и др. Технология вяжущихФ о р м у л а и 3 о б р е т е н и я веществ, М. "Высшая школа" 1965, с. 498.Способ получения вяжущего, включающий 2. Авторское свидетельство СССР Иф 541814,синтез гидратов, кальция путем их перемешива кл, С 04 Ь 7/38, 1974,