СОСТАВ ДЛЯ СЕРНЫХ БЕТОНОВ Российский патент 1997 года по МПК C04B28/36 C04B28/36 C04B22/08 C04B16/08 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может найти применение при изготовлении полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней и других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии.

Известен состав для серного бетона, включающий связующее техническую серу или серосодержащие отходы, заполнители и наполнители, модифицирующие добавки. В качестве крупного заполнителя используют щебень или песок, в качестве наполнителей тонкодисперсные материалы с крупностью зерен не более 0,15 мм [1]
Наиболее близкой по составу по достигаемому эффекту является бетонная смесь, включающая, мас.

Отход производства серной кислоты 60-67
Наполнитель-песок 30-35
Модификатор-гач, побочный продукт нефтепереработки Остальное
Указанный модификатор представляет собой смесь предельных углеводородов с примесями масла [2]
Решение технической задачи направлено на повышение прочности серного бетона при сжатии, расширение сырьевой базы и утилизацию отходов производства.

Техническая задача решается тем, состав для серных бетонов, включающий отход производства серной кислоты на основе серы элементарной, песок и органический отход производства, содержит дополнительно шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов, а в качестве органического отхода - жидкий отход производства полистирола на основе полистирола при следующем соотношении компонентов, мас.

Отход производства серной кислоты на основе серы элементарной /на сухое вещество/ 56-66
Песок 9-21
Шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов /на сухое вещество/ 10-30
Жидкий отход производства полистирола на основе полистирола /на сухое вещество/ 3-5
Отход производства серной кислоты /серный кек/ имеет следующий химический состав, мас. сера элементарная 50-80; сера сульфатная 0,03-3,5; CaO 10,0-12,0; Fe₂O₃ 6-10; SiO₂ 6-8; Al₂O₃ 2-3; Mg 0,5-1,0; органические примеси 2,0; прочее 0,5; влажность 0,1-0,3.

Серные кеки, выгружаемые из отстойников и плавилок, представляют собой глыбы различных размеров неопределенной формы. Из фильтров выгружают кек в форме плоских лепешек. Перед использованием указанные отходы измельчают.

Шламовый осадок водоосветлителей получают в теплоэнергетических производствах на установках осветления /умягчения/ речной воды путем известкования воды раствором Ca /OH/₂ и коагуляцией раствором FeSO₄ с последующим осветлением на механических фильтрах.

Процессы известкования и коагуляции характеризуются следующими реакциями:

При повышении концентрации продуктов реакций выше произведения растворимости достигается выпадение их из раствора в осадок, который выделяется из воды в виде шламового осадка водоосветлителей.

Шламовый осадок водоосветлителей имеет следующий химический состав, мас. CaCO₃ 44,0-73,0; MgCO₃ 4,0-9,0; общее железо в пересчете на Fe₂O₃ 0,5-8,8; SiO₂ 4,1-7,6; SO₄ 0,5-2,2; Al₂O₃ 0,6-1,8.

Указанный осадок в настоящее время не утилизируется, сбрасывается с продуктами, загрязняя водоемы.

Жидкий отход производства полистирола образуется на установке непрерывного действия с неполной конверсией мономера. Непрореагировавшие в таких процессах получения полистирола компоненты выводятся из реакционной массы вакуумотсосом. Количество жидкого отхода составляет 6-10% от количества исходного мономера, его химический состав колеблется в следующих пределах, мас.

Стирол 87,0-97,0
Этилбензол 1,2-3,8
Изопропилбензол 0,4-1,8
Бензальдегид 0,1-0,4
Тяжелый остаток 4,3-9,2
Вазелиновое масло 1,3-2,8
Ацетофенон 0,1-0,3
Ортоксилол 0,1-0,3
Стеариновая кислота 0,3-0,7
Нонан 0,01-0,03
Нафталин 0,01-0,03
Инден 0,001-0,002.

Пример получения предлагаемого состава.

Для получения серного бетона серный кек дробят и кусками размером 2-3 см загружают в емкость, снабженную мешалкой, и нагревают до температуры 140-150^oC. В расплавленный серный кек загружают жидкий отход производства полистирола и перемешивают, затем при непрерывном перемешивании, дозируют нагретые до 140-150^oC песок, шламовый осадок водоосветлителей. Смесь перемешивают до однородного состояния. Полученный таким образом серный бетон выливают в предварительно нагретые формы, уплотняют вибрацией и охлаждают при комнатной температуре. Распалубку готовых изделий производят сразу после их остывания до 30-40^oC. Предел прочности при сжатии определяют на кубиках размером 2х2х2 см.

Составы и свойства известных и предлагаемого серных бетонов приведены в таблице.

При увеличении количества жидкого отхода за заявляемые пределы (состав 4) прочность серного бетона снижается, при уменьшении количества жидкого отхода (состав 5) прочность серного бетона также снижается.

При снижение концентрации шламового осадка ниже заявляемого предела (состав 6) прочность бетона снижается, а при увеличении концентрации шламового осадка до 40 мас. резко повышается вязкость смеси, что ухудшает технологические показатели смеси (подвижность, удобоукладываемость).

Использование: промышленность строительных материалов, изготовление полов, лотков, фундаментов, тротуарных и футеровочных плиток, дорожных ограждений, бортовых камней и других конструкций и сооружений, особенно подверженных кислотной и солевой агрессии. Сущность изобретения: состав для серных бетонов включает, мас. %: отход производства серной кислоты на основе серы элементарной (на сухое вещество) 56-66; песок 9-21; шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов (на сухое вещество) 10-30; жидкий отход производства полистирола на основе стирола (на сухое вещество) 3-5. Прочность на сжатие бетона составляет до 71,0 МПа после 28 сут, изобретение расширяет базу сырья и предусматривает утилизацию отхода. 1 табл.

Состав для серных бетонов, включающий отход производства серной кислоты на основе серы элементарной, песок и органический отход производства, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шламовый осадок водоосветлителей на основе карбонатов, а в качестве органического отхода - жидкий отход производства полистирола на основе стирола при следующем соотношении компонентов, мас.

Указанный отход производства серной кислоты (на сухое вещество) 56 66
Песок 9 21
Указанный шламовый осадок (на сухое вещество) 10 30
Указанный отход производства полистирола (на сухое вещество) 3 5а