ВЯЖУЩЕЕ Российский патент 1998 года по МПК C04B7/153 C04B7/28 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для приготовления вяжущих.

Известно вяжущее, получаемое на основе золы уноса от сжигания горючего сланца (Бутт Ю.М. Технология вяжущих веществ. М. Высшая школа, 1965, с.561).

Известное вяжущее при затворении водой в тонкодисперсном состоянии проявляет способность к самостоятельному отвердеванию, однако прочность получаемого камня очень низка.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является золошлаковое вяжущее, получаемое путем совместного помола высококальциевой золы уноса и шлака, взятого в одинаковых частях по массе (Савинкова М.А. Логвиненко А.Т. Золы канско-ачинских бурых углей. Новосибирск, Наука, 1979, с.83).

При затворении вяжущих водой достигается малая прочность, не превышающая 9 МПа, а при затворении слабыми растворами CaCl₂ или HCl достигается лишь 20 МПа. Кроме того, вяжущее имеет короткие сроки схватывания: начало наступает через 10-30 мин, конец через 30-60 мин. Также ослаблены и другие его технические свойства, обеспечивающие долговечность изделий на его основе - атмосферостойкость, сульфатоморозостойкость и др.

Ввиду указанных недостатков золошлаковое вяжущее не получило широкого применения.

Сущность изобретения заключается в создании состава вяжущего на основе высококальциевой золы-уноса, обладающего повышенными прочностными и улучшенными строительно-техническими свойствами, а также увеличении объема утилизации отходов ТЭЦ.

Сущность изобретения характеризуется совокупностью существенных признаков, включающих введение в состав вяжущего из шлака и высококальциевой золы-уноса, шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса и гипса, при следующем соотношении компонентов, мас.

Высококальциевая зола-унос 24-30
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 65-70
Гипс 5-6
Существенный отличительный признак изобретения использование гипса и шлака, получаемого в ходе известного пирометаллургического процесса переработки, в т.ч. и высококальциевой золы-уноса, в плавильной печи (электротермической индуктивной, ПЖВ и др. ). Сливаемый из печи расплав подвергают грануляции и помолу в смеси с исходной золой уносом и гипсом. Химический состав такого продукта в сравнении с исходной высококальциевой золой уносом обогащен оксидами кальция и алюминия, свободный оксид кальция отсутствует (табл. 1). Указанные изменения предопределяют более высокую гидравлическую активность получаемого шлака по отношению, например, к доменному или топливному шлаку.

Содержание в предлагаемом вяжущем шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы уноса в пределах 65-70 мас. а также гипса в пределах 5-6 мас. является оптимальным, ввод шлака менее 65% не обеспечивает роста прочностных показателей вяжущего, а ввод ее более 70% не дает существенного прироста прочности; содержание гипса менее 5% не обеспечивает удлинение сроков схватывания и роста прочности, а свыше 6% может приводить к сбросу прочности из-за возможности неравномерности изменения объема ввиду избытка иона SO₃ в твердеющей системе.

Ускорение гидратации и твердения предлагаемого вяжущего при затворении водой объясняется активацией шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы уноса за счет свободного оксида кальция из исходного продукта; с другой стороны, гипс реагирует с оксидами алюминия из исходной и плавленой зол и образует гидросульфоалюминат кальция, ослабляющий структурные связи в золах; это повышает активность взаимодействия зол с водой.

Для приготовления предлагаемого вяжущего использовали высококальциевую золу унос от сжигания березовского угля КАТЭКа, а также шлак, полученный обработкой в рудотермической печи по приведенному пирометаллургическому процессу высококальциевой золы-уноса. Гипс природный, Заларинского месторождения (Иркутская область), SO₃ 40,1% (табл.1).

Готовили в лабораторной мельнице вяжущее из смеси исходной и плавленой золы и гипса следующих составов, мас.

Пример 1.

Высококальциевая зола-унос 24
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 70
Гипс 6
Пример 2
Высококальциевая зола-унос 7
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 67
Гипс 6
Пример 3
Высококальциевая зола-унос 30
Шлак 65
Гипс 5
Для сравнения приготовлено золошлаковое вяжущее по прототипу. Вещественные составы предлагаемого вяжущего и вяжущего по прототипу приведены в табл. 2. Удельная поверхность составила 500±10 м²/кг. Все вяжущие испытаны по ГОСТ 310.1-76-310.3-76 и 310. 4-81. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Данные табл.2 показывают, что вяжущее по предлагаемому решению соответствует марке 300, тогда как по прототипу только марке 200 в случае использования в качестве затворителя 3% раствора HCl. Сроки схватывания предлагаемого вяжущего соответствуют требованиям строительной практики: начало через , конец через ч; у прототипа они очень сокращены, особенно в случае применения HCl.

Как следует из табл. 2, доля потребленной высококальциевой золы-уноса (исходной и переплавленной из нее) существенно возрастает и составляет в вяжущем до 95 мас. против 50 мас. у прототипа.

Вяжущее атмосферостойко, имеет хорошую удобоукладываемость, характеризуется устойчивым набором прочности к шести месяцам она приближается к 40,0 МПа имеет удовлетворительные морозо- и сульфатостойкость.

Предлагаемое вяжущее позволяет организовать безотходную технологию сжигания угля на ТЭС, отказаться от громоздких, дорогих, экологически вредных шламохранилищ, расширить произодство удешевленных местных вяжущих материалов из высококальциевой золы-уноса без применения автоклавной обработки или химических добавок.

Изобретение относится к новым строительным материалам с использованием отходов ТЭЦ и позволяет повысить прочность и улучшить свойства строительных материалов за счет введения в состав вяжущего из шлака и высококальциевой золы-уноса, шлака пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса и гипса при следующем соотношении компонентов, мас.%: высококальциевая зола-унос - 24-30, шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса -65-70, гипс - 5-6. 3 табл.

Вяжущее, включающее высококальциевую золу-унос и шлак, отличающееся тем, что оно содержит шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса и дополнительно гипс при следующем соотношении компонентов, мас.

Высококальциевая зола-унос 24 30
Шлак пирометаллургической переработки высококальциевой золы-уноса 65 - 70
Гипс 5 61