ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 1995 года по МПК C04B12/00 

Изобретение относится к вяжущим веществам сульфатного твердения и может найти применение в промышленности строительных материалов, химической промышленности, в частности при изготовлении огнеупорных изделий для футеровки тепловых агрегатов производства сернистого натрия.

Известно вяжущее контактного твердения, включающее бокситовый шлам, сульфат магния, серную кислоту [1]
Недостатками известного вяжущего является то, что бокситовый шлам гидратируется и тем самым снижаются вяжущие свойства. Как следствие этого снижается прочность изделий на его основе. Кроме того, повышенное содержание серной кислоты в вяжущем увеличивает усадку, в результате чего снижается прочность и термическая стойкость изделий.

Известно вяжущее, включающее бокситовый шлам и содопоташевую смесь, причем вяжущее содержит дегидратированный бокситовый шлам [2]
Недостаток известного вяжущего необходимость дегидратирования бокситового шлама, который в процессе измельчения сырья может гидратироваться и терять активность. Кроме того, указанное вяжущее имеет низкие прочностные характеристики и для его приготовления использованы дорогостоящие содопоташевые смеси.

Наиболее близким техническим решением является вяжущее, включающее диоксид кремния, окись магния и серную кислоту [3]
Недостатки известного вяжущего большая усадка и низкая термическая стойкость за счет большого содержания серы в его составе, а также небольшой сброс прочности (особенно для сплавов с большим содержанием оксида магния) в процессе эксплуатации, т.е. за счет образования брусита, которое происходит с увеличением объема. Кроме того, в вяжущем использовано дорогостоящее сырье серная кислота.

Цель изобретения стабилизация прочности в процессе эксплуатации, а также утилизация отходов производства.

Это достигается тем, что вяжущее включающее диоксид кремния и магнийсодержащий компонент, в качестве магнийсодержащего компонента содержит магниевый концентрат геотермальных вод и дополнительно шлам, являющийся отходом производства сернистого натрия, содержащий соль щелочного металла, сульфат и сульфид натрия при следующем соотношении компонентов, мас. Магниевый концентрат продукта очистки геотер- мальных вод 49-63 Шлам отход производ- ства сернистого натрия 19-40 Диоксид кремния Остальное
Существенным отличием предлагаемого вяжущего от известных является введение шлама, содержащего такие компоненты, как карбонат, сульфид и сульфат натрия, которые в присутствии оксида магния способствуют образованию промежуточного соединения Na₂MgSiO₄, которое на некоторое время выводит часть щелочных оксидов из сферы реакций минералообразования и тем самым способствует стабилизации прочности. Использование магниевого концентрата, получаемого при очистке геотермальных вод и шлама, являющегося отходом производства сернистого натрия, совместно с диоксидом кремния в предлагаемых соотношениях в качестве вяжущего для огнеупорных изделий в процессе эксплуатации способствует получению натриевого стекла обладающего вяжущим свойством. Использование предлагаемых отходов производства приводит к расширению сырьевой базы.

Магниевый концентрат, получаемый при очистке геотермальных вод, характеризуется следующим составом, мас. MgO 80-88; CaO 10-18; Fe₂O₃ + Al₂O₃ 0,2-2,2; SiO₂ 1,6-3,5. Введение магниевого концентрата в больших количествах (более 63%) не способствует дальнейшему увеличению прочности в условиях эксплуатации за счет образования форстерита и силикатов магния и дегидратации в большом количестве гидрооксида магния, а введение менее 49% нецелесообразно, так как нарушается кинетика нарастания прочности за счет уменьшения гидросиликатов магния при низких температурах, а также форстеритов и силикатов магния в условиях эксплуатации.

Шлам, являющийся отходом производства сернистого натрия, характеризуется содержанием, мас. Na₂S не более 60, Na₂SO₄ 10-20, Na₂CO₃ 5-15, нерастворимый осадок 20-35, массовая доля влаги остальное.

Введение шлама в количествах более 40% способствует образованию натриевой воды на поверхности изделий и тем самым снижается прочность, а при введении менее 19% не соблюдается последовательность формирования структуры в огнеупорных изделиях и тем самым снижается стабилизация прочности.

Технология приготовления вяжущего заключается в следующем. Магниевый концентрат и диоксид кремния (ГОСТ 22551-77) перемешивают в течение 2-3 мин, затем при непрерывном перемешивании добавляют шлам и продолжают перемешивание в течение 4-6 мин. Далее изготавливают образцы цилиндры диаметром и высотой 1,5 см при удельном давлении прессования 30 МПа.

Испытания образцов на прочность при сжатии проводят в соответствии с ГОСТ 10130.

Описанным выше способом было приготовлено 5 примеров. Примеры 1-3 соответствуют предлагаемому составу вяжущего 4, 5 составы вяжущего с запредельными соотношениями компонентов, 6 по прототипу.

Использовали магниевый концентрат осадок, отход производства станций очистки Сухокумских геотермальных вод. Продолжительность осадка 30 т/сут.

Шлам отход производства сернистого натрия Черкеевского завода фосфорных солей, производительность осадка 45 т/сут.

Данные примеров количественный состав и свойства вяжущего сведены в таблицу.

Во всех примерах в случае уменьшения влажности смеси ниже, чем 10% добавляют воду и доводят влажность до 12%
Как видно из таблицы, использование предлагаемого вяжущего позволяет стабилизировать прочность в процессе эксплуатации.

Экономическая эффективность предложенного вяжущего обусловлена вовлечением отходов производства, что ведет к расширению сырьевой базы.

Использование: при изготовлении огнеупорных изделий для футеровки тепловых агрегатов сернистого натрия. Сущность: вяжущее содержит следующие компоненты, мас.%: магниевый концентрат продукта очистки геотермальных вод 49 - 63, шлам - отход производства сернистого натрия 19 - 40, диоксид кремния - остальное. 1 табл.

ВЯЖУЩЕЕ, включающее диоксид кремния и магнийсодержащий компонент, отличающееся тем, что в качестве магнийсодержащего компонента оно содержит магниевый концентрат продукта очистки геотермальных вод и дополнительно - шлам-отход производства сернистого натрия при следующем содержании компонентов, мас.

Магниевый концентрат продукта очистки геотермальных вод 49 63
Шлам-отход производства сернистого натрия 19 40
Диоксид кремния Остальное