ВЯЖУЩЕЕ ШЛАКО-ЩЕЛОЧНОЕ Российский патент 2010 года по МПК C04B7/153 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе котельных (каменноуголных) шлаков от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей. Известно вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, жидкое стекло, полученное из цеолитосодержащей кремнистой породы (1). Сущность этого изобретения состоит в смешении твердого компонента гранулированного доменного шлака с жидким стеклом. Указанное вяжущее обладает низким качеством, марка М150. В смеси с доменным шлаком будет получено вяжущее очень низкого качества - это главный недостаток известного вяжущего.

Наиболее близким к заявляемому вяжущему является вяжущее, содержащее, мас.%: золошлаковую смесь 80-95, гашеную известь 5-20, щелочной активатор (по отношению к сухому) 5-17, осуществляли совместный помол золошлаковой смеси с известью до удельной поверхности 4500-5500 см²/г (RU 2243176 С1, 27.12.2004) (2).

Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении качества предлагаемого вяжущего, упрощении технологии изготовления вяжущего, использовании в составе вяжущего дешевых недефицитных компонентов путем применения отходов, а именно топливных шлаков от сжигания каменных углей

Технический результат - повышение прочности.

Для достижения указанного технического результата вяжущее, содержащее золошлаковую смесь от сжигания угля и щелочной активизатор, содержит в качестве указанной смеси золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, в качестве активизатора - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь и дополнительно - гипс двуводный, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м²/кг, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гипс двуводный 4-8 активизатор 3-10 золошлаковая смесь остальное.

Изучено влияние состава шлака и его крупности на качество вяжущего.

В оптимальных условиях при совместном измельчении шлака, активизатора и гипса двуводного до крупности 700 м²/кг и содержании несгоревшего угля 10,3-38,9% марка вяжущего составляет М700.

В качестве активизаторов используют гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь. Кислый углекислый калий или натрий при стандартных условиях (25°С) - кристаллические вещества белого цвета, обладающие высокой растворимостью в воде и высокой химической активностью, производятся в виде порошков. Широко применяются в различных химических технологиях. Обладают низкой стоимостью. Указанные свойства соединений натрия и калия послужили основой при разработке новых видов вяжущих в качестве активизаторов.

При сжигании дерева, торфа, каменных углей образуются в больших количествах шлаки, золы и золошлаковые смеси, которые не находят квалифицированного применения. Каменноугольные шлаки и золы из сельских и городских котельных используют в небольших количествах для подсыпки дорог. Крупные ТЭЦ складируют шлаки и золы в отвалы и в небольших количествах - в болота и овраги. Утилизация этих отходов является одной из наиболее острых и трудно решаемых проблем. Вторая проблема заключается в том, что в шлаках остается до 40% и более несгоревшего угля.

Пример. Для изготовления вяжущего применяли шлаки золы Абагурской агломерационной фабрики (г.Новокузнецк), составы шлаков и их свойства приведены в таблицах 1, 2. В опытах использовали шлаки с содержанием несгоревшего угля 10,3% и 38,9%. Пробы шлаков отбирались на выходе из топки котла, охлаждались на воздухе. Смачивание проб не допускалось (сухой способ). Химические анализы проб выполнялись в химической лаборатории Абагурской агломерационной фабрики. Приготавливалась смесь активизатора и шлака, содержащим 10,3% или 38,9% несгоревшего угля (в таблице количество несгоревшего угля обозначено п.п.п.). В качестве активизатора использовали отходы щелочные Кемеровского химического завода (г.Кемерово), которые содержали 44-56% NaOH и 44-56% Na₂CO₃. Затем добавляли гипс двуводный. Приготовленные пробы смесей шлаков с активизатором и гипсом двуводным измельчались в лабораторной шаровой мельнице до крупности 700 м²/кг. Наилучший результат достигнут при измельчении смесей до крупности 700 м²/кг (таблица 3), при использовании в опытах шлаков с содержанием 10,3% и 38,9% несгоревшего угля. Качество изготовленных смесей вяжущих испытывались по ГОСТ 10178-85 «Цемент. Технические условия». Из результатов исследований следует, что из шлаков, содержащих 10,3 и 38,9% несгоревшего угля, с добавкой 5% активизатора при измельчении до удельной поверхности 700 м²/кг получены вяжущие марки М700.

Производство предлагаемого вяжущего позволяет организовать эффективное использование зольных шлаков от сжигания угля в котельных и ТЭЦ и создать базу для производства дешевых вяжущих марок от M150 до М700 с одновременной утилизацией отходов химической промышленности. Эту технологию считаем перспективной.

Источники информации

1. Патент 2271343, С04В 7/153, 15.11.2004.

2. Патент 2243176, С04В 7/28, 27.12.2004.

Таблица 1 Физические характеристики шлаков Вид шлака Предельная крупность, мм Насыпная плотность, кг/м³ Истинная плотность, кг/см³ Зольный с п.п.п = 10,3% 40 745 2,38 Зольный с п.п.п. = 38,9% 20 560 2,27

Таблица 2 Химический состав шлаков Вид шлака Содержание оксидов в минеральной части, % п.п.п.   SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO SO₃ R₂O   Зольный с п.п.п. = 10,3% 61,33 20,52 9,41 3,21 2,23 0,42 1,76 10,3 Зольный с п.п.п. = 38,9% 59,70 22,60 6,75 4,06 1,84 0,58 2,63 38,9

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе котельных (каменноугольных) шлаков от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонов и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей. Технический результат изобретения - повышение прочности. Вяжущее содержит, мас.%: гипс двуводный 4-8; активизатор - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь, 3-10; золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, остальное, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м²/кг. 3 табл.

Вяжущее, содержащее золошлаковую смесь от сжигания угля и щелочной активизатор, отличающееся тем, что оно содержит в качестве указанной смеси золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, в качестве активизатора - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь и дополнительно гипс двуводный, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м²/кг при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гипс двуводный 4-8 активизатор 3-10 золошлаковая смесь остальное