СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 1997 года по МПК C04B35/14 

Изобретение относится к способам получения минеральных вяжущих кремнеземистого состава, которые могут быть использованы в промышленности строительных материалов.

Известен способ получения минерального вяжущего кремнеземистого состава, включающий мокрый помол кварцевого песка в щелочной среде. Мокрый помол осуществляют в три стадии. Первую порцию песка (50 от общего количества) подвергают помолу при соотношении (жидкость: твердая фаза) 1:4,5 в присутствии добавки жидкого стекла при рН среды 10,5. Помол ведут до 100 прохода через сито 0,063 мм. После окончания первой стадии помола определяют рН суспензии, делают догрузку еще 25 песка и корректируют рН суспензии до 9,7 10,0 введение жидкого стекла.

Вторую стадию помола проводят до остатка на сите 0,063 мм 7 песка. Измеряют плотность вяжущего и его рН. Затем производят окончательную догрузку песка (25 от общего количества песка), корректируют рН до значения 9,3-9,6 введением добавки жидкого стекла и проводят помол до остатка на сите 0,063 мм не более 10
Далее полученную суспензию стабилизируют механическим перемешиванием в шаровой мельнице в отсутствии мелющих тел.

Недостатками данного способа являются: длительность процесса (24 ч.), сравнительно низкие свойства получаемого вяжущего.

Известен способ получения минерального вяжущего кремнеземистого состава, включающий предварительный сухой помол оксида кремния и получение оксида кремния, имеющего следующее распределение зерен по фракциям, мас.

0,01-0,02 мкм 0,1-0,2
0,02-0,03 мкм 0,1-0,8
0,03-0,04 мкм 0,1-0,6
0,04-0,05 мкм 0,1-0,7
0,05-0,06 мкм 0,1-0,7
0,06-0,08 мкм 0,2-1,0
0,08-0,1 мкм 0,3-1,0
0,1-1 мкм 8-19
1-10 мкм 31-43
10-20 мкм 19-21
20-40 мкм 11-28
40-100 мкм 2-11
К оксиду кремния добавляют оксид кальция в количестве 1 3 мас.ч. на 100 ч. кремнезема и смесь подвергают мокрому помолу в шаровой мельнице. Помол проводят с 3-разовой догрузкой в щелочной среде при рН 9,4-10,2 по следующему режиму.

На первой стадии загружают 50 от общего количества материалов и проводят мокрый помол при соотношении (жидкость: твердая фаза) 1:4,5. Помол проводят до 100-ного прохода материала через сито 0,063 мм, затем делают догрузку еще 25 кремнезема и ведут помол до остатка на сите 0,063 мм 7-8 После окончания второй стадии помола определяют плотность вяжущего и его рН. Затем проводят окончательную догрузку материала и проводят окончательный помол до остатка на сите 0,063 мм не более 10
Недостатками данного способа является большая продолжительность процесса (15-24 ч), низкая морозостойкость вяжущего, низкие прочностные свойства.

Задачей данного изобретения является получение минерального вяжущего с улучшенными свойствами.

Технический результат предлагаемого технического решения сокращение времени проведения процесса, улучшение морозостойкости и прочностных свойств вяжущего.

Это достигается следующей совокупностью существенных признаков.

Оксид кремния подвергают сухому помолу и отбирают фракцию с размером зерен менее 100 мкм. Отобранную фракцию подвергают обработке в щелочной среде при рН, равном или выше 11, при постоянном перемешивании при температуре 80-100^oС до получения суспензии, не расслаивающейся в течение 0,5 ч и имеющей условную вязкость 90-150 с.

Отличительным признаком изобретения является режим обработки фракции кремнезема рН среды и температура.

Указанные параметры процесса подобраны экспериментально.

При рН среды ниже 11 полученное вяжущее характеризуется относительно низкими прочностными показателями.

При температуре ниже 80 ^o С отмечается низкая скорость процесса.

Верхний температурный предел проведения процесса при атмосферном давлении ограничен температурой кипения воды 100^oС.

В качестве исходного сырья были использованы песок Орловского карьера Волгоградской области, натрий едкий технический ГОСТ 2263-91.

Песок подвергали сухому помолу на шаровой лабораторной мельнице или струйном измельчителе. Отделяли фракцию песка с размером зерен менее 100 мкм.

В реактор с мешалкой и обогревом загружали 20-ный раствор едкого натра на 1/4 объема реактора, затем при постоянном перемешивании загружали отобранную фракцию кремнезема (одна или несколько загрузок), взятого в соотношении к жидкой фазе, равном 20-30:80/70 и контролировали рН среды. При рН ниже 11 в реактор добавляли 20%-ный раствор щелочи. Затем содержимое реактора нагревали до 80-100^oС и поддерживали эту температуру и рН среды в течение всего процесса перемешивания. Окончание процесса получения вяжущего определяли по времени расслоения и вязкости суспензии. Суспензия не должна расслаиваться в течение 0,5 ч и иметь условную вязкость 90-150 с.

Конкретные режимы приготовления вяжущего приведены в табл. 1.

Свойства полученных данных приведены в табл.2.

Из данных табл. 1 следует, что предлагаемый способ получения вяжущего позволяет сократить длительность процесса на 6-33 ч. В соответствии с данными табл. 2 минеральное вяжущее, получаемое по предлагаемому способу, превосходит по качеству вяжущее, получаемое по способу-прототипу. Так морозостойкость превосходит на 16,6-61,9 предел прочности при сжатии выше на 16-33 предел прочности на изгиб выше на 15-26

Использование: промышленность строительных материалов. Минеральное вяжущее для строительных получают из кремнеземсодержащего сырья, например песка. Песок подвергают сухому помолу и отбирают фракцию с размером зерен менее 100 мкм. Затем в реактор, снабженный мешалкой и обогревом, загружают 20 %-ный раствор щелочи и порциями при постоянном перемешивании добавляют отобранную фракцию песка, поддерживая рН среды, равным или выше 11. Затем содержимое реактора нагревают до 80-100^oС и выдерживают при этой температуре и рН при постоянном перемешивании до получения суспензии, не расслаивающейся в течение 0,5 ч, и имеющей условную вязкость 90-150 с. Получаемое по данному способу вяжущее обладает хорошей морозостойкостью и высокими прочностными характеристиками. 2 табл.

Способ получения минерального вяжущего, включающий помол кремнезема с отбором фракции с размером зерен менее 100 мкм с последующей обработкой отобранной фракции в щелочной среде, отличающийся тем, что обработку в щелочной среде проводят при постоянном перемешивании при температуре 80-100^oС, pH, равном или выше 11, до получения суспензии, не расслаивающейся в течение 0,5 ч и имеющей условную вязкость 90-150 с.