СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗОЖИГОВОГО ЗОЛЬНОГО ГРАВИЯ Российский патент 2014 года по МПК C04B18/10 C04B18/14 

Изобретение относится к технологиям производства безобжигового зольного гравия (БЗГ) на основе кислой золы и добавок с последующей термообработкой, ускоряющей твердение гравия или без нее. Кислые золы отличаются повышенным содержанием кремнезема и глинозема, доля которых обычно превышает 70%, а содержание оксида кальция ниже 5%. Выход таких зол среди прочих в отечественной энергетике превышает 80%. Поэтому проблема их утилизации весьма актуальна.

Известна смесь для получения БЗГ на основе кислой золы, включающей цемент, до 20%, ускоритель твердения цемента, например, сульфат натрия, в количестве 1-3% и золу - остальное [1] (Ицкович С.М., Чумаков Л.Д., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. М.: Высшая школа, 1991. - 272 с. С.224). К недостаткам этого состава следует отнести замедленное твердение и низкую прочность гравия, которая обычно не превышает ЗМПа. Кроме того, необходимость применения цемента существенно удорожает БЗГ.

Известная смесь для получения БЗГ, включающая негашеную известь, 6-12%, сульфатный компонент, в виде гипсового камня, 0,5-1,5%, ускоритель твердения - хлорид кальция, CaCl₂, 0,5%, и кислую золу - остальное [2] (Мичкарева В.И., Спектор М.Д., Кайзер А.А. Пористые безобжиговые заполнители для легкого бетона из пылевидных зол ТЭС. // Строительные материалы, 1964. №11. С 34-35). Недостатком данной композиции является замедленное твердение гравия, особенно на начальной стадии твердения, что существенно удлиняет технологический цикл, для сокращения которого необходима термообработка.

Техническая задача, решаемая в изобретении, состоит в ускорении твердения гравия без применения термообработки, повышении его прочности и удешевлении.

Указанная задача решается использованием смеси на основе кислой золы, включающей: негашеной извести, 5-15%, сульфатную добавку в виде ангидрита, безводного сульфата кальция, 5-15%; ускоритель твердения, шлак сталерафинировочный, размолотый до размера частиц менее 100 мкм, 5-50%, кислая зола - остальное.

Эффективность заявляемого состава для получения БЗГ проверяли на материалах, состав которых указан в табл.1. Материалы измельчались, тщательно перемешивались в заданной пропорции, увлажнялись и подвергались грануляции. Полученные гранулы, размером 10-12 мм испытывались на прочность по сжатию и ударостойкость, а после этого помещались на нормальное хранение во влажные древесные опилки при 20°C.

Таблица 1 Химический состав исходных материалов Материалы Доля в мас.% п.п.п. SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ СаО MgO SO₃ Кислая зола 3,1 59,1 26,1 4,4 1,4 1,5 0,3 Гипсовый камень 22,6 3,6 2,2 0,8 31,6 3,2 37,8 Ангидрит 0,2 1,7 0,5 - 40,1 0,9 55,2 Шлак сталерафинировочный 0,6 15,4 27,1 0,9 43,3 5,9 4,7

Использовали известь с содержанием (СаО+MgO)_aкт 93%; * - шлак молотый до остатка на сите 008 - 11%. Дисперсность материалов по остатку на сите 008: гипсовый камень - 12%, ангидрит - 9%, зола - 16, шлак сталерафенировочный немолотый - 43%.

В табл.2 содержатся результаты определения свойств БЗГ разного исходного состава. В таблице обозначено:

НИ - негашеная известь; СК - сульфатный компонент; УТ - ускоритель твердения, шлак сталерафинировочный, Н - максимальная высота сброса гранулы без разрушения в м: n - число сбросов гранул с высоты 0,3 м без разрушения; R_T - точечная прочность гранул в Н; D - марка БЗГ по насыпной плотности. Прочность БЗГ определялась по ГОСТ 9757. К - контрольный состав по прототипу: сульфатный компонент в виде гипсового камня, а ускоритель твердения - хлорид кальция, CaCl₂, - сульфатный компонент: * - гипсовый камень или ** - строительный гипс. В остальных смесях в качестве сульфатного компонента использован ангидрит.

Таблица 2 Свойства сырцовых гранул и БЗГ на их основе № Состав смеси, мас.% Св-ва сырцовых гранул Прочность БЗГ, МПа Зола НИ СК УТ Н n R, H/гp. D 1 сут 3 сут 7 сут 28 сут К 85 10 1,5 0,5 0,5 3 0,3 700 0,5 0,7 1,3 2,4 1 80 10 10* - 0,7 1 0,5 900 0,6 0,75 1,4 2,6 2 75 10 10** 5 >1 >10 1,2 900 1,1 1,85 2,45 2,75 3 75 10 10 5 >1 >10 1,3 900 1,4 2,3   2,9 4 70 15 10 5 >1 >10 1,35 900 1,5 2,5 3,6 4,5 5 70 10 15 5 >1 >10 1,3 900 1,4 2,4 3,2 4,3 6 80 5 10 5 >1 >10 1,25 900 1,35 1,8 3,0 4,1 7 80 10 5 5 >1 >10 1,35 900 1,3 1,85 3,35 4,3 8 70 10 10 10 >1 >10 1,8 1000 2,3 2,8 3,5 5,1 8а 70 10⁺⁺ 10 10 0,7 5 1,4 900 1,1 1,4 2,5 3,8 9 69 8 8 15 >1 >10 2,3 1000 2,5 3,8 4,15 5,45 10 65 8 7 20 >1 >10 2,7 1000 2,8 4,1 4,8 5,7 11 50 10 15 25 >1 >10 3,3 1000 3,15 4,4 5,1 6,1 12 50 10 10 30 >1 >10 3,5 1100 3,4 4,8 5,6 6,4 13 50 5 5 40 >1 >10 4,4 1100 4,3 5,1 6,1 6,7 14 40 5 5 50 >1 >10 4,45 1100 4,5 5,2 6,4 6,8 15 40 5 5 50⁺ 0,8 8 1,9 1000 1,8 2,4 3,6 4,2 Примечание: ⁺ - шлак немолотый; ⁺⁺ - известь гидратированная.

Из представленного следует, что введение в состав смеси молотого сталерафинировочного шлака существенно ускоряет твердение зольных гранул, прочность сырцовых повышается более чем вдвое. При этом также возрастает прочность БЗГ, что исключает необходимость его термообработки. В составе 2 в качестве сульфатного компонента использован строительный гипс. При этом достигнуто существенное повышение прочности сырцовых гранул. Однако замена ангидрита на полуводный строительный гипс не рациональна вследствие удорожания композиции.

Сульфатная добавка в виде ангидрита эффективнее, нежели гипсовый камень, что следует из сравнения составов К и 1 с составами 3-5. В то же время нецелесообразно увеличивать долю известкового и сульфатного компонента свыше 15%, поскольку прочность БЗГ изменяется незначительно (составы 4 и 5). Уменьшение количества извести и сульфатов до 5% каждого из них допустимо, особенно при условии увеличения количества шлака свыше 5% (составы 6, 7 и 8, 9). В этом случае шлак компенсирует уменьшение прочности искусственного камня вследствие уменьшения в нем доли сульфатных и известковых фаз. Оптимум соотношения качества и затрат на производство БЗГ представлен составами 7-10. Замена негашеной извести гидратным аналогом замедляет твердение гранул и понижает их прочность - состав 8а.

Увеличение доли шлаковой добавки с 10 до 50% стабильно повышает прочность сырцовых гранул и БЗГ на их основе, обеспечивая максимальное повышение прочности БЗГ при наибольшем содержании шлака - составы 13, 14. При этом доля золы снижается до 40%, что невыгодно, поскольку зола дешевле шлака, который к тому же нуждается в доизмельчении. Использование немолотого шлака заметно ухудшает свойства сырца и продукта - состав 15.

Использование заявляемого состава позволит сократить длительность технологического цикла производства БЗГ не менее чем в 1,5-2 раза, а также увеличить, при некотором повышении его марки по плотности, прочность БЗГ на 2-4 марки.

Изобретение относится к технологиям производства безобжигового зольного гравия на основе кислой золы. Смесь для получения безобжигового зольного гравия на основе кислой золы ТЭС включает, мас.%: негашеную известь 5-15, ангидрит 5-15, ускоритель твердения - сталерафинировочный шлак, размолотый до размера частиц менее 100 мкм 5-50, кислую золу ТЭС - остальное. Технический результат - повышение прочности безобжигового зольного гравия, полученного из смеси, ускорение твердения без применения термообработки. 2 табл.

Смесь для получения безобжигового зольного гравия на основе кислой золы ТЭС, включающая негашеную известь, сульфатный компонент и ускоритель твердения, отличающаяся тем, что она содержит в качестве сульфатного компонента ангидрит, а в качестве ускорителя твердения - сталерафинировочный шлак, размолотый до размера частиц менее 100 мкм, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
негашеная известь 5-15 ангидрит 5-15 указанный шлак 5-50 кислая зола остальное