ВЯЖУЩЕЕ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО Российский патент 1997 года по МПК C04B7/24 C04B111/20 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к вяжущим для производства ячеистых бетонов и строительных растворов.

Известно вяжущее (см. авт.св. СССР 1100262 МКИ С 04 В 7/14) пр. 5.04.82 г.), содержащее доменный гранулированный шлак, гипс, отработанную формовочную смесь, портландцементный клинкер.

Использование портландцементного клинкера делает вяжущее дорогостоящим.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому вяжущему, взятому за прототип, является вяжущее, включающее продукт обжига при температуре 1150 1250^oС смеси мела и глины при гидравлическом модуле 1,6 и 2,5 20 90% и молотый песок 10 80% (Соколовский В.А.и др. Исследование некоторых свойств автоклавного вяжущего в сб. трудов ВНИИСТРОМ 16/44, М. 1969, с. 176 г.).

В известном вяжущем каждый из исходных компонентов смеси имеет начальную стоимость, поскольку они добываются как минеральное сырье (мел, глина, песок), что повышает стоимость изготовляемого вяжущего.

Известен способ получения вяжущего (Известково-шлаковое вяжущее, Технические условия ТУ 234 УССР 118 88), включающий сушку граншлака и гипсового камня, обжиг мела, а затем помол указанных компонентов. Обработку основных (по количественному содержанию) компонентов (сушку граншлака и обжиг мела) проводят раздельно, что значительно увеличивает энергозатраты и время на изготовление. Кроме того, низкая размалываемость граншлака при его высокой истинной твердости (твердость по шкале МООСА-4-5) также приводит к повышению энергозатрат.

Наиболее близким по числу совпадающих признаков и своему назначению является, выбранный в качестве прототипа, способ получения вяжущего путем обжига смеси мела и глины с молотым песком при t^o 1150 1250^oС с последующим помолом (см. Соколовский В.А.и др. Исследование некоторых свойств автоклавного вяжущего в сб. трудов ВНИИСТРОМ 16(44), М. 1969, с. 176).

В известном способе получения вяжущего используют смесь, состоящую из минерального сырья, что отражается на общей стоимости вяжущего и способе его изготовления.

Предложенное изобретение направлено на создание вяжущего и способа его изготовления, в котором путем подобранного сочетания компонентов и их соотношения, а также простой технологии изготовления, и главное, благодаря низкой начальной стоимости исходного сырья, обеспечит получение более дешевого вяжущего с повышенной активностью до уровня, приемлемого для изготовления ячеистого бетона и строительных растворов за счет использования отходов гравитационного углеобогащения, обеспечивающих снижение расхода энергоресурсов на обжиг за счет содержания в них угля, обеспечивая при этом улучшение экологии в районах сосредоточения углеобогащающей промышленности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что вяжущее, включающее продукт обжига при t^o 1150 1200^oС смеси мела и глинистого компонента, согласно изобретению, смесь содержит мел фракции 0 40 мм, а в качестве глинистого компонента отход гравитационного углеобогащения фракции 0 20 мм при следующем соотношении (в мас.):
указанный мел 65 78
указанный отход гравитационного углеобогащения 22 35
и вяжущее дополнительно содержит гипсовый камень при следующем соотношении компонентов (в мас.):
указанный продукт обжига 97
гипсовый камень 3
Указанная задача по способу решаемая также тем, что в способе получения вяжущего, включающем приготовление смеси мела и глинистого компонента, ее обжиг при температуре 1150-1200^oС и последующий помол, согласно изобретению, обжигают смесь, содержащую мел фракции 0 40 мм в количестве 65 78 мас. отход гравитационного углеобогащения фракции 0 20 мм в количестве 22 35 мас. при помоле дополнительно вводят гипсовый камень в количестве 3 мас. от массы вяжущего.

Использование в качестве одного из исходных компонентов для получения вяжущего отхода гравитационного углеобогащения обеспечивает снижение начальной стоимости исходного сырья, утилизацию отхода гравитационного углеобогащения и сокращение энергетических затрат. При этом в процессе обжига смеси мела и отхода гравитационного углеобогащения происходит полное выгорание угля из отхода углеобогащения при полном устранении его вредного влияния на растворы и бетоны, а главное и на окружающую среду.

Выбранная в результате экспериментальных наработок фракционность смеси: отход гравитационного углеобогащения фракции 0 20 мм и мела фракции 0 40 мм создает межзерновую пустотность и, как следствие, хорошую газопроницаемость смеси, которая сохраняется в процессе обжига. Крупные зерна отхода при температуре до 1150 1200^oС в основном сохраняют свое агрегатное состояние, размягчаясь только с поверхности, на которую налипает мелкая фракция мела. Превышение количества мела над количеством отхода препятствует спеканию отхода, а слой меловой пыли из фракции 0 40 мм, постоянно находящийся на футеровке печи, препятствует налипанию размягченных фракций отхода, что позволяет вести обжиг мела и отхода гравитационного углеобогащения.

Именно выбранная фракционность мела и отхода гравитационного углеобогащения и дополнительное введение гипсового камня обеспечивает вяжущему с подобранным сочетанием и соотношением компонентов, позволяющих снизить начальную стоимость исходного сырья, получение свойств, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к вяжущим для ячеистого бетона и для строительных растворов. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения - вяжущее и способ его получения связаны единым изобретательским замыслом.

Пример конкретного выполнения.

Порода отход обогащения угля гравитационным способом имеет следующий хим. состав (табл.1).

Средняя плотность 2100 кг/м³
Естественная влажность 10%
Показатель твердости по шкале МООСА 2
Мел Мащинского месторождения удовлетворяет следующим требованиям:
содержание углекислого кальция (СаСО₃) не менее 90%
содержание углекислого магния (MgCO₃) не более 7%
содержание глинистых примесей (Al₂O₃ + Fe₂O₃) - не более 3%
крупность зерен 0 40 мм
Химический состав мела приведен в табл.2.

Среднее значение влажности мела 20%
Насыпная плотность при естественной влажности 1280 кг/м³
Показатель твердости по шкале МООСА 1
Согласно химическому анализу состава мела потерей химически связанной воды в глинистых веществах можно пренебречь. При влажности мела 20% по массе из 1 т. мела получили извести:
/1000 1000 x 0,2/ х 0,56 448 кг
где 0,56 соотношение
При обжиге породы испаряется механически и химически связанная вода.

Механически связанной воды 10%
химически связанной воды
Кроме влаги в породе содержится около 12% несгоревшего топлива.

Окончательно из 1 т породы получится:
100/1 0,1 0,14 0,12/ 640 кг обожженной породы.

Для получения 1 т обожженной известково-породной смеси в заданном соотношении необходимо загрузить в печь мела породы где А₁ и A₂ соответственно массовые доли от единицы мела и породы по принятому соотношению компонентов.

Например, для получения 100 т мело-породного вяжущего состава: известь - 67% породы 30% гипс 3%
Массовые доли составляют:
для мела А₁ 0,69
для породы А₂ 0,31
Необходимое количество мела , а
Для определения оптимальных составов вяжущего в заводских условиях проведена серия экспериментальных работ, в результате которых, исходя из активности вяжущего, установлены доли его составляющих.

Испытания проводились по ГОСТ 3104-81.

Примеры составов вяжущего и их физико-механические свойства приведены в табл.3.

Предлагаемое вяжущее имеет предел прочности при сжатии после термообработки 9,2 14,1 МПа.

При добавке отхода менее 22% в образцах начали появляться трещины и при дальнейшем снижении количества отхода образцы вспучились из-за увеличения процентного содержания в вяжущем свободной извести на единицу объема.

Установлено, что при содержании извести менее 56% активность вяжущего снижается, что отрицательно влияет на реологические свойства ячеисто-бетонной смеси.

Выбраны оптимальные пределы составляющих компонентов: мел 65 78% отход гравитационного углеобогащения 22 35%
Вяжущее получают путем совместного обжига во вращающейся печи в заданных соотношениях мела и отхода углеобогащения гравитационным способом с последующим помолом обожженной смеси в шаровой мельнице с добавкой гипсового камня в соотношении (мас.) известково-породная смесь 97 и гипсовый камень - 3.

Для приготовления вяжущего взяли 154 т мела фракции от 0 до 40 мм и 48,4 т породы отхода углеобогащения гравитационным способом фракции от 0 до 20 мм, загрузили для обжига во вращающуюся печь длиной 65 м, диаметром 2,7 м/с с рекуператорным холодильником. При этом смесь проходила четыре температурные зоны: сушка (длина 34 35 мм), кальцинирование (12 14 м), обжиг и охлаждение (7 8 м). В зоне сушки происходит сушка и подогрев мелопородной смеси при температуре 450 500^oС.

В зоне кальцинирования при температуре 500 900^oС происходит процесс кальцинирования мела, дегидратации породы и начало выгорания углерода в глинистых сланцах, что вызывает повышение температуры в печи.

Соответствующим снижением расхода газа устанавливается необходимая температура обжига (1150 1200^oС). В зоне обжига происходит процесс диссоциации карбонатов кальция и спекания сланцев с окончательным выгоранием угля, содержащегося в них. После загрузки сырья в печь через 2,5 часа обожженная известково-породная смесь поступила в рекуператоры для охлаждения, после чего через пластинчатые весы-дозатор циклического действия на пластинчатый конвейер.

Для получения вяжущего в его состав вводят 97% известково-породной смеси и 3% гипсового камня, т.е. 100 т известково-породной смеси и 3,1 т гипса в естественно-влажном состоянии.

Отдозированная смесь с гипсовым камнем поступает в приемный бункер шаровой мельницы сухого помола, где измельчается до удельной поверхности 300 м²/кг и выше.

Вяжущее, полученное заявленным способом, имеет температуру гашения 47 - 57^oС, время гашения 7 12 мин. Эти параметры являются оптимальными для приготовления, формования и нарастания пластической прочности ячеисто-бетонной смеси.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к вяжущим для производства ячеистых и строительных растворов. Вяжущее содержит продукт обжига при температуре 1150 - 1200^oС смеси мела фр. 0 - 40 мм 65 - 78% и отхода гравитационного углеобогащения фр. 0 - 20 мм 22 - 35% в количестве 97% и гипсовый камень - 3%. Способ получения вяжущего включает приготовление смеси мела фр. 0 - 40 мм 65 - 78% и отхода гравитационного углеобогащения фр. 0 - 20 мм 22 - 35%, ее обжиг при 1150 - 1200^oС и последующий помол с добавкой гипсового камня в количестве 3 мас.% от массы вяжущего. Изобретение обеспечивает уменьшение начальной стоимости исходного сырья, повышение активности вяжущего. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

Вяжущее, включающее продукт обжига при 1150 1200^oС смеси мела и глинистого компонента, отличающееся тем, что смесь содержит мел фракции 0 40 мм, в качестве глинистого компонента отход гравитационного углеобогащения фракции 0 20 мм при следующем соотношении компонентов, мас.

Мел 65 78
Отход гравитационного углеобогащения 22 35
вяжущее дополнительно содержит гипсовый камень при следующем соотношении компонентов, мас.

Продукт обжига 97
Гипсовый камень 3
2. Способ получения вяжущего, включающий приготовление смеси мела и глинистого компонента, ее обжиг при 1150 1200^oС и последующий помол, отличающийся тем, что обжигают смесь, содержащую мел фракции 0 40 мм в количестве 65 78 мас. и отход гравитационного углеобогащения фракции 0 20 мм в количестве 22 35 мас. и при помоле вводят дополнительно гипсовый камень в количестве 3% от массы вяжущего.