ТВЕРДАЯ ДИСПЕРСНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НИТРАТА КАЛЬЦИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ АНТИСЛЕЖИВАЮЩИЙ АГЕНТ Российский патент 2019 года по МПК C01F11/44 C01F11/36 C01F11/42 C04B14/06 C04B20/00 C04B22/08 C04B28/02 C04B40/00 C04B103/12 C04B111/00 C05C5/04 

Область техники настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к области техники антислеживающих агентов (также называются "препятствующие слеживанию и комкованию вещества") для твердых дисперсных композиций нитрата кальция, имеющих частицы со средним размером частиц от 0,05 до 1,5 мм, более конкретно от 0,08 до 1 мм и наиболее конкретно от 0,1 до 1 мм (также называется "порошок нитрата кальция"). Средний размер частиц означает, что по меньшей мере 50% частиц имеют указанный размер. Антислеживающий агент обычно представляет собой добавку, вводимую в порошкообразные или гранулированные материалы, чтобы предотвращать образование комков (слеживание) и упрощать упаковку, транспортировку и применение.

В частности, настоящее изобретение относится к антислеживающим агентам, предотвращающим образование комков, вызываемое свойствами гигроскопичности описанных выше порошков нитрата кальция.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Нитрат кальция Са(NO₃)₂ в чистом виде, а также в смеси с некоторыми количествами других соединений, используют в бетонной промышленности в качестве ускорителя схватывания для сокращения времени схватывания цементирующих связующих веществ, в частности, в холодных погодных условиях. Термин "цементирующий" означает "имеющий характеристики цемента". Цемент является строительным материалом, который представляет собой порошок, состоящий из смеси обожженного известняка и глины. При использовании с водой и заполнителем из него могут быть получены строительный раствор и бетон.

Однако в настоящее время порошок нитрата кальция используют достаточно редко вследствие его свойства гигроскопичности, которое заставляет порошок нитрата кальция образовывать комки и инициирует схватывание цементирующих связующих веществ в течение хранения. Бетон или строительный раствор схватывается, когда гидратируетсясодержащийся в нем цемент. Кроме того, порошок нитрата кальция с очень мелкими частицами, т.е. со средним размером частиц около 0,1 мм, представляет собой весьма гигроскопичный порошок и проявляет высокую склонность к слеживанию в условиях температуры 20°С и атмосферного давления (1 бар=101325 Па) (стандартные условия).

Обычная цель применения антислеживающего агента заключается в том, чтобы предотвращать образование комков гигроскопичных материалов. Основная задача представляет собой получение агента, который может предотвращать водопоглощение и коагуляцию гидратированных кристаллических структур. Классические антислеживающие агенты представляют собой, помимо прочих, порошок талька и порошок карбоната кальция. Порошок карбоната кальция проявляет положительный эффект только при уровне замещения нитрата кальция, составляющем по меньшей мере 10 мас. %; это несомненно означает, что не может быть достигнуто целевое содержание активного материала, составляющее приблизительно 99 мас. % нитрата кальция (в случае безводного нитрата кальция). Порошок талька, который представляет собой гидратированный силикат магния, не является подходящим материалом для применения в качестве антислеживающего агента для нитрата кальция, поскольку соединение магния представляет собой нежелательную добавку в бетонных смесях.

В нескольких документах предшествующего уровня техники уже был описан поиск решений проблемы гигроскопичности нитрата кальция.

Например, в документе ЕР 0255665 раскрыто покрытие для уменьшения образования пыли и гигроскопичности содержащих нитраты удобрений. Здесь описано нанесение от 0,1 до 0,5 мас. % покрытия, содержащего воск и минеральное масло, для уменьшения гигроскопичности кондиционированного удобрения, содержащего нитрат, в частности, нитрат кальция. Однако указанное покрытие не может быть нанесено в качестве антислеживающего агента для порошка нитрата кальция.

В документе WO 2006/041502 раскрыта сухая порошкообразная предварительно смешанная цементная композиция, содержащая нитрат кальция, тонкодисперсный диоксид кремния и цемент. Сухой порошок получают, используя не более чем приблизительно 5 мас. % нитрата кальция в предварительно смешанном цементе. Заявитель описывает, что использование более чем приблизительно 5 мас. % приведет к нежелательной смеси вследствие проблем абсорбции воды нитратом кальция. Таким образом, чрезвычайно важно поддержание концентрации нитрата кальция в предварительно смешанной композиции на уровне, составляющем менее чем приблизительно 5 мас. %. Для достижения высокой прочности бетона и его защиты от хлоридов в цементную смесь может быть добавлен тонкодисперсный диоксид кремния в предпочтительном соотношении от 5 до 15 мас. %. Таким образом, в этой заявке раскрыто решение, предотвращающее слеживание конечной предварительно смешанной цементной композиции, но не раскрыто введение антислеживающего агента для порошков нитрата кальция, используемых в указанной предварительно смешанной цементной композиции, решающее проблему образования комков в порошках нитрата кальция вследствие его гигроскопичности, поскольку указанные комки препятствуют равномерному распределению порошка нитрата кальция в конечной предварительно смешанной цементирующей композиции.

Очевидно, что до настоящего времени не было ни найдено, ни предложено решение о введении антислеживающего агента для порошков нитрата кальция, позволяющее получать "свободно текучий" порошок нитрата кальция, то есть порошок нитрата кальция, который является рыхлым и не слипается в стандартных условиях. В приведенном ниже примере 6 представлена дополнительная информация о различных методах исследования текучести, которые используют, чтобы определить, является ли порошок "свободно текучим" или нет.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена твердая дисперсная композиция нитрата кальция, имеющая частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм и содержащая антислеживающий агент, в которой антислеживающий агент состоит из твердого дисперсного силиката, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 до 750 мкм (также называется "порошок диоксида кремния").

Согласно конкретному варианту осуществления предложена твердая дисперсная композиция нитрата кальция, которая описана в настоящем документе, имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм и содержит антислеживающий агент, где антислеживающий агент состоит из твердого дисперсного силиката, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 до 750 мкм, причем твердый дисперсный силикат присутствует в количестве от 0,01 мас. % до 2 мас. %.

Твердые дисперсные силикаты обычно используют в качестве носителя для катализаторов. Их редко применяют в качестве антислеживающего агента, поскольку они не растворяются в воде. Их добавление в продукт приводит к существенному количеству вещества, не растворимого в воде. Это исключает применение твердых дисперсных силикатов в качестве антислеживающего агента для порошкообразных продуктов, которые затем должны быть использованы растворенной форме. Несмотря на это, заявителем неожиданно обнаружено, что твердые дисперсные силикаты, имеющие частицы со средним размером частиц от 0,05 до 750 мкм, являются подходящими в качестве антислеживающего агента для твердой дисперсной композиции нитрата кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм. Кроме того, присутствие таких твердых дисперсных силикатов в указанных твердых дисперсных композициях нитрата кальция имеет преимущество, заключающееся в том, что твердые дисперсные силикаты не влияют на конечное применение твердых дисперсных композиций нитрата кальция или соответствующие промежуточные технологические стадии. По существу, применение описанной в настоящем документе твердой дисперсной композиции нитрата кальция, содержащей силикат (или такие соединения, как диоксид кремния, тонкодисперсный диоксид кремния или диатомовая земля), в качестве антислеживающего агента не влияет на прочность получаемого в результате бетона по сравнению с не содержащей силиката композицией нитрата кальция в качестве антислеживающего агента.

Указанная твердая дисперсная композиция нитрата кальция представляет собой свободно текучий порошок в стандартных условиях, означающих температуру 20°С и давление 101325 Па. Порошок является свободно текучим, если частицы порошка не слипаются друг с другом при определенном давлении и определенной температуре и в конкретной части оборудования. В примере 6 описаны два способа исследования в целях определения текучести порошка.

В первом возможном варианте осуществления твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный безводный нитрат кальция, имеющий частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм. Твердый дисперсный безводный нитрат кальция предпочтительно состоит из приблизительно 99 мас. % нитрата кальция и приблизительно 1 мас. % кристаллизационной воды.

Во втором возможном варианте осуществления твердой дисперсной нитратной композиции согласно настоящему изобретению твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат калия-кальция, имеющий частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм. Твердая дисперсная композиция нитрата калия-кальция предпочтительно состоит из приблизительно 77 мас. % нитрата кальция, приблизительно 8 мас. % нитрата калия и приблизительно 15 мас. % кристаллизационной воды.

В третьем возможном варианте осуществления твердой дисперсной нитратной композиции согласно настоящему изобретению твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат аммония-кальция, имеющий частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм. Твердая дисперсная композиция нитрата аммония-кальция предпочтительно состоит из приблизительно 76 мас. % нитрата кальция, приблизительно 9 мас. % нитрата аммония и приблизительно 15 мас. % кристаллизационной воды.

Преимущество присутствия нитрата калия-кальция или нитрата аммония-кальция в твердой дисперсной композиции нитрата кальция заключается в том, что указанные композиции могут быть использованы в удобрениях. Состав удобрений можно тонко регулировать в зависимости от потребностей определенного вида сельскохозяйственного растения или поля посредством изменения количеств нитрата аммония и/или нитрата калия в композиции. Кроме того, когда твердая дисперсная композиция нитрата кальция предназначена для применения в качестве удобрения, композиция должна быть свободно текучей для предотвращения закупоривания машин, используемых для обработки композиции и обеспечения равномерного распределения удобрения по полю.

Когда применяют антислеживающий агент, имеющий средний размер частиц от 0,05 до 750 мкм, антислеживающий агент имеет достаточно большое отношение поверхности к объему, и это позволяет использовать небольшие количества антислеживающего агента для эффективного сохранения свободной текучести твердого дисперсного нитрата кальция, что означает свободную текучесть после выдерживания на воздухе в течение 24 часов в условиях относительной влажности 77% и температуры 20°С. Частицы, имеющие меньшие размеры, чем нижний предел указанного диапазона, являются чрезмерно мелкими и образуют пыль при работе со свободно текучей твердой дисперсной композицией (порошком).

В предпочтительном варианте осуществления твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению твердый дисперсный безводный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и твердый дисперсный силикат имеют аналогичный средний размер частиц. Это предотвращает сегрегацию твердой дисперсной композиции нитрата кальция. Твердый дисперсный силикат присутствует в количестве, составляющем предпочтительно от 0,01 мас. % до 5,00 мас. %, предпочтительнее от 0,05 мас. % до 2,00 мас. %, наиболее предпочтительно от 0,1 мас. % до 1 мас. % и обычно 1 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция. Другими словами, антислеживающий агент составляет от 0,01 мас. % до 5,00 мас. %, предпочтительнее от 0,05 мас. % до 2,00 мас. %, наиболее предпочтительно от 0,1 мас. % до 1 мас. % и обычно 1 мас. % композиции нитрата кальция.

В указанных количествах антислеживающие агенты позволяют получать твердый дисперсный порошок нитрата кальция с очень высокой чистотой, составляющей от 99,99 мас. % до 95,00 мас. %, предпочтительнее от 99,95 мас. % до 98,00 мас. %, наиболее предпочтительно от 99,90 мас. % до 99 мас. % и обычно 99,00 мас. %, который является и остается свободно текучим.

Термин "силикат" при использовании в настоящем документе означает соединение, содержащее атомы или ионы кремния и кислорода, включая такие соединения, как диоксид кремния, тонкодисперсный диоксид кремния или диатомовая земля.

В преимущественном варианте осуществления твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению твердый дисперсный силикат представляет собой твердый дисперсный диоксид кремния.

Предпочтительнее твердый дисперсный силикат представляет собой аморфный твердый дисперсный диоксид кремния.

Преимущество аморфного состояния твердого дисперсного диоксида кремния заключается в том, что он может быть смешан в бетономешалке корытного типа с твердым дисперсным нитратом кальция, и частицы твердого дисперсного диоксида кремния могут гомогенно распространяться среди частиц твердого дисперсного нитрата кальция. Когда используемый продукт, например, гель диоксида кремния, имеет более крупные частицы, продукт должен быть использован в большем количестве для получения аналогичного результата по сравнению с аморфным твердым дисперсным диоксидом кремния.

Наиболее предпочтительный аморфный твердый дисперсный диоксид кремния состоит из тонко дисперсного диоксида кремния, диатомовой земли или их смесей.

Тонкодисперсный диоксид кремния, также известный как микрокремнезем (CAS (Химическая реферативная служба) №69012-64-2, EINECS (Европейский реестр существующих товарных химических веществ) №273-761-1), представляет собой (некристаллическую) полиморфную модификацию диоксида кремния. Он представляет собой сверхтонкий порошок, получаемый в качестве побочного продукта производства кремния и феррокремниевых сплавов, и состоит из сферических частиц со средним диаметром частиц, составляющим от 100 нм до 300 нм и обычно 150 нм. Основная область применения представляет собой пуццолановый материал для бетона с высокими эксплуатационными характеристики.

Диатомовая земля, также известная как ДЗ, диатомит или кизельгур, представляет собой встречающуюся в природе мягкую кремнистую осадочную горную породу, которая легко крошится, образуя тонкий белый или беловатый порошок. Он имеет размер частиц, составляющий от менее чем 3 мкм до более чем 1 мм, но обычно от 10 мкм до 200 мкм. В зависимости от гранулометрического состава, указанный порошок может вызывать ощущение шероховатости, аналогично порошку пемзы, и имеет низкую плотность в результате своей высокой пористости. Типичный химический состав высушенной в печи диатомовой земли представляет собой от 80 мас. % до 90 мас. % диоксида кремния, от 2 мас. % до 4 мас. % оксида алюминия (обусловленного, главным образом, глинистыми минералами) и от 0,5 мас. % до 2 мас. % оксида железа. Твердый дисперсный диоксид кремния указанного типа состоит из мелких частиц с большим отношением поверхности к объему. Поскольку именно поверхность антислеживающего агента создает препятствующие слеживанию свойства, чем больше отношение поверхности к объему, тем лучше препятствующие слеживанию свойства.

В предпочтительном варианте осуществления твердая дисперсная композиция нитрата кальция согласно настоящему изобретению имеет показатель слеживаемости, составляющий менее чем 20 и предпочтительнее менее чем 10.

Термин "средний размер частиц" при использовании в настоящем документе в отношении нитрата кальция означает средний размер частиц по массе. Среднее значение определяют посредством сегрегации во встряхивателе для ситового анализа с применением стопки тканых проволочных сетчатых сит, имеющих ячейки с размерами отверстий 2 мм, 1,5 мм, 1 мм, 0,5 мм, 0,1 мм и 0,05 мм, определения массы каждой отделенной фракции и вычисления среднего размера.

Термин "средний размер частиц" при использовании в настоящем документе в отношении антислеживающего агента означает средний размер частиц по массе. Среднее значение для агентов с частицами в большем диапазоне от 10 до 750 мкм может быть определено посредством ситового анализа с применением сит, имеющих ячейки с размерами отверстий 45 мкм, 63 мкм, 90 мкм и 250 мкм, определения массы каждой фракции и вычисления среднего размера. Для антислеживающих агентов с размерами частиц в нижней части диапазона, т.е. от 0,05 до 45 мкм, средний размер частиц по массе может быть определен посредством лазерной дифракции с анализом по теории Ми.

Термин "аналогичный средний размер частиц" означает различие средних размеров частиц по массе, составляющее не более чем 0,1 мм.

Термин "показатель слеживания" означает число, характеризующее усилие, требуемое для разрушения комка/куска. Данное число представляет собой среднюю величину силы, выраженной в фунтах и равномерно действующей сверху на комок/кусок (посредством плоского диска диаметром 3,5 см), которая требуется для измельчения/разрушения комка/куска.

Низкие показатели слеживания означают низкую склонность порошка к агрегации. Специалисту в данной области техники известно, что порошки, имеющие показатели слеживания ниже 20, представляют собой свободно текучие порошки.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена предварительно смешанная связующая композиция, содержащая гидравлическое связующее вещество и от 0,5 мас. % до 5 мас. % твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению, которая описана в приведенных выше параграфах.

Гидравлическое связующее вещество представляет собой материал, который схватывается и затвердевает посредством гидратации. Термин "предварительно смешанная связующая композиция" означает композицию, содержащую гидравлическое связующее вещество и добавки, влияющие на функционирование гидравлического связующего вещества, например, на его действие в качестве ускорителя схватывания.

Гидравлическое связующее вещество предпочтительно представляет собой цемент, известь или их смесь. В цементирующей предварительно смешанной связующей композиции гидравлическое связующее вещество содержит по меньшей мере цемент, предпочтительнее гидравлический цемент, еще предпочтительнее портландцемент, наиболее предпочтительно доменный портландцемент, зольный портландцемент, пуццолановый портландцемент или тонкодисперсный силикатный портландцемент.

Как правило, нитрат кальция обычно уменьшает время схватывания гидравлических связующих веществ, обычно цемента, но вследствие его гигроскопичной природы и соответствующей склонности к слеживанию оказывается почти невозможным получение гомогенной смеси связующего вещества с нитратом кальция. При смешивании указанных веществ образуются комки нитрата кальция, и в результате этого строительный раствор или бетонная смесь не будет проявлять цементирующие свойства при схватывании, и, следовательно, после схватывания в конструкции будут образовываться слабые места. Однако настоящее изобретение устраняет указанные тенденции к комкованию/слеживанию посредством добавления твердого дисперсного силиката в качестве антислеживающего агента, который не производит отрицательного воздействия на функционирование гидравлического связующего вещества. Таким образом, может быть получена гомогенная предварительно смешанная связующая композиция.

Более того, добавление твердого дисперсного силиката в предварительно смешанную связующую композицию приводит к материалу, который при схватывании приобретает повышенную прочность при сжатии и пониженную пористость.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена сухая строительная растворная смесь или связующая композиция для плиток, содержащая по меньшей мере:

- тонкодисперсный заполнитель, предпочтительно песок, и

- предварительно смешанную связующую композицию согласно настоящему изобретению, которая описана выше.

Термин "сухая строительная растворная смесь" (или "сухая строительная растворная композиция") представляет собой технический термин и означает смесь всех вышеупомянутых ингредиентов, за исключением воды, которую добавляют в сухую строительную растворную смесь непосредственно перед ее применением, получая в результате пасту пластичного строительного раствора. Паста пластичного строительного раствора представляет собой строительный материал, обычно используемый для соединения друг с другом строительных блоков и заполнения промежутков между ними. Паста пластичного строительного раствора затвердевает, когда она схватывается, образуя в результате жесткую агрегатную структуру. Строительный раствор может быть также использован для фиксации или расшивки кладки, когда вымывается исходный строительный раствор. Сухую строительную растворную смесь предпочтительно хранят в сухом состоянии в мешках. В сухой цементирующей строительной растворной смеси связующее вещество представляет собой цемент.

Сухая строительная растворная смесь согласно настоящему изобретению, как правило, состоит из приблизительно 25 мас. % цемента, приблизительно 74 мас. % песка и приблизительно от 0,25 мас. % до 1 мас. % твердой дисперсной композиции нитрата кальция.

Термин "связующая композиция для плиток" представляет собой технический термин и означает смесь всех вышеупомянутых ингредиентов, за исключением воды, которую добавляют в связующую композицию для плиток непосредственно перед ее применением, получая в результате пасту пластичной связующей композиции для плиток. Паста связующей композиции для плиток представляет собой строительный материал, обычно используемый для приклеивания плиток к стене или полу. Паста пластичной связующей композиции для плиток затвердевает, когда она схватывается, образуя в результате жесткую агрегатную структуру. Связующая композиция для плиток согласно настоящему изобретению, как правило, состоит из приблизительно 30 мас. % цемента, приблизительно 55 мас. % песка, приблизительно 10 мас. % волокон, приблизительно от 0,25 мас. % до 1 мас. % твердой дисперсной композиции нитрата кальция, а остальную массу составляют другие химические вещества, которые модифицируют свойства в свежем состоянии и после долгосрочного хранения.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложена сухая бетонная смесь, содержащая по меньшей мере:

- крупнодисперсный заполнитель, состоящий из камней и/или гравия, и тонкодисперсный заполнитель, предпочтительно песок;

- предварительно смешанную связующую композицию согласно настоящему изобретению, которая описана выше.

В зависимости от требуемых свойств схватывания бетона крупнодисперсный заполнитель может состоять из крупнодисперсного гравия или камней, таких как, помимо прочего, дробленые горные породы, например, известняк или гранит.

Термин "сухая бетонная смесь" (или "сухая бетонная композиция") представляет собой технический термин и означает смесь всех вышеупомянутых ингредиентов, за исключением воды, которую добавляют в сухую бетонную смесь непосредственно перед ее применением, получая в результате "бетонную смесь из фасованных компонентов". Эта бетонная смесь из фасованных компонентов может быть подвергнута формованию (обычно посредством укладки или литья), а затем происходит ее загустевание и затвердевание (также называется "застывание" или "схватывание"), и образуется прочный как скала бетон посредством химического процесса, называемого гидратацией. Вода реагирует с цементом, который связывает остальные компоненты друг с другом, создавая, в конечном счете, агрегатную структуру в форме прочного как камень материала. Бетон обычно используют в качестве строительного материала. Часто в него включены армирующие элементы для достижения желательных физических свойств строительного материала. Сухую бетонную смесь предпочтительно хранят в сухом состоянии в мешках.

Сухая бетонная смесь согласно настоящему изобретению, как правило, состоит из приблизительно 14 мас. % цемента, приблизительно 85 мас. % тонкодисперсного заполнителя и крупно дисперсного заполнителя и приблизительно от 0,1 до 0,7 мас. % твердой дисперсной композиции нитрата кальция.

Поскольку в данном сухом строительном растворе или бетонной смеси использована предварительно смешанная связующая композиция, в которой отсутствуют комки нитрата кальция, в сухом строительном растворе или бетонной смеси также будут отсутствовать комки нитрата кальция. Это означает, что при схватывании в конструкции не будут образовываться слабые места, которые возникают вследствие присутствия комков нитрата кальция.

Кроме того, после схватывания строительный раствор или бетон будет иметь повышенную прочность и пониженную пористость вследствие присутствия диоксида кремния.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ изготовления твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению, которая описана выше, при этом способ предусматривает следующие стадии:

- получение свежеизготовленного и охлажденного безводного твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм; и

- добавление в свежеизготовленный и охлажденный безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция твердого дисперсного силиката, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм, в количестве от 0,01 мас. % до 5,00 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция в качестве антислеживающего агента для безводного твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция.

Согласно конкретному варианту осуществления способ изготовления твердой дисперсной композиции нитрата кальция, которая описана в настоящем документе, предусматривает следующие стадии:

- получение свежеизготовленного и охлажденного безводного твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм; и

- добавление в свежеизготовленный и охлажденный безводный твердый дисперсный нитрата кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция твердого дисперсного силиката, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм, в количестве от 0,01 мас. % до 2,00 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция в качестве антислеживающего агента для безводного твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция.

Термин "свежеизготовленный и охлажденный безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция" означает твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция, который имеет такое же содержание воды, как твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция в тот момент, когда он выходит в качестве конечного продукта из процесса изготовления. Твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция не находился в контакте с влажным воздухом. Количество свободной воды в твердом дисперсном нитрате кальция, твердом дисперсном нитрате калия-кальция или твердом дисперсном нитрате аммония-кальция составляет менее чем 1 мас. %. Свободная вода представляет собой воду, которая не является кристаллизационной водой, или воду, которая не содержится в кристаллической решетке твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция.

Указанный способ имеет преимущество, заключающееся в том, что добавление антислеживающего агента происходит перед тем, как твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция приобретает способность абсорбировать воду вследствие своей гигроскопичной природы. Когда твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция абсорбирует воду, начинается образование комков. Добавление твердого дисперсного силиката в твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция, уже содержащий комки, не приведет к разрушению уже существующих комков. Твердый дисперсный силикат будет только предотвращать образование новых комков.

В первом возможном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный безводный нитрат кальция и имеющий частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

В другом возможном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат калия-кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

В еще одном возможном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм.

Твердый дисперсный безводный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и твердый дисперсный силикат предпочтительно имеют аналогичный средний размер частиц.

В преимущественном способе согласно настоящему изобретению твердый дисперсный силикат присутствует в количестве от 0,01 до 5,00 мас. %, предпочтительно в количестве от 0,05 до 2 мас. % и наиболее предпочтительно в количестве от 0,1 до 1 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция.

В предпочтительном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению твердый дисперсный силикат представляет собой твердый дисперсный диоксид кремния.

В более предпочтительном варианте осуществления способа согласно настоящему изобретению твердый дисперсный силикат представляет собой аморфный твердый дисперсный диоксид кремния.

В наиболее предпочтительный вариант осуществления согласно настоящему изобретению аморфный твердый дисперсный диоксид кремния состоит из тонко дисперсного диоксида кремния, диатомовой земли или их смесей.

Предпочтительно композиция имеет показатель слеживаемости ниже 20.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложено применение твердого дисперсного силиката, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм, в качестве антислеживающего агента для твердой дисперсной композиции нитрата кальция, имеющий частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

Твердый дисперсный силикат имеет преимущество, заключающееся в том, что в относительно небольших количествах он эффективно сохраняет твердую дисперсную композицию нитрата кальция в свободно текучем состоянии. Количества в диапазоне от 0,01 мас. %) до 5,00 мас. %, предпочтительнее от 0,05 мас. % до 2,00 мас. % и наиболее предпочтительно от 0,1 мас. % до 1 мас. % являются достаточными для сохранения твердой дисперсной композиции нитрата кальция в свободно текучем состоянии.

Кроме того, применение твердого дисперсного силиката в качестве антислеживающего агента позволяет использовать свободно текучие твердые дисперсные композиции нитрата кальция в приложениях, в которых другие антислеживающие агенты вызывают нежелательные побочные реакции; например, ионы магния в тальке в качестве антислеживающего агента создают слабые места в бетонной конструкции, поскольку ионы магния образуют брусит, который не является цементирующим.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предложено применение твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению в качестве ускорителя схватывания для цементирующего связующего вещества.

Соответствующее преимущество заключается в том, что ускоритель схватывания не содержит комков и, следовательно, может быть тщательно смешан с цементирующим связующим веществом для получения гомогенной смеси. Если бы комки присутствовали в ускорителе схватывания, указанные комки также присутствовали бы в цементирующем связующем веществе и, следовательно, также присутствовали в строительном растворе или бетоне, изготовленном из такого цементирующего связующего вещества. Комки не обладают какими-либо цементирующими свойствами и, следовательно, создают слабые места в конструкции из строительного раствора или бетона. Ускоритель схватывания на основе свободно текучей твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению предотвращает эту проблему.

Согласно предпочтительному варианту осуществления цементирующее связующее вещество используют в сухой строительной растворной смеси, сухой бетонной смеси или связующей композиции для плиток. В результате этого получается сухая строительная растворная смесь, сухая бетонная смесь или связующая композиция для плиток с уменьшенным временем схватывания, но в течение схватывания продукта не образуются слабые места конструкции, обусловленные комками, которые в иных условиях образовались бы в цементирующем связующем веществе, не содержащем твердого дисперсного силиката в качестве антислеживающего агента.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 проиллюстрировано графическое представление измерений массы (в связи с водопоглощением) различных образцов после хранения в закрытых контейнерах в течение 1 суток, 1 недели и 1 месяца;

на фиг. 2 проиллюстрировано графическое представление измерений массы (в связи с водопоглощением) таких же образцов, как на фиг. 1, после хранения в открытых контейнерах в течение 1 суток, 1 недели и 1 месяца;

на фиг. 3 представлена диаграмма результатов исследования NitCal 99 согласно второму методу исследования текучести с применением аэрозольного анализатора текучести порошка;

на фиг. 4 представлена диаграмма результатов исследования NitCal 99+1 мас. % Damolin DA 100G согласно второму методу исследования текучести с применением аэрозольного анализатора текучести порошка.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к твердой дисперсной композиции нитрата кальция, имеющей частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм, причем указанная композиция содержит твердый дисперсный силикат со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм. Показано, что твердый дисперсный силикат эффективно сохраняет твердую дисперсную композицию нитрата кальция с определенным средним размером частиц (далее в описании называется "порошок нитрата кальция") в состоянии свободно текучего порошка даже после воздействия воздуха при относительной влажности 77% и температуре 20°С в течение 24 часов, если его содержание составляет предпочтительно от 0,01 мас. % до 5,00 мас. %, предпочтительнее от 0,05 мас. % до 2,00 мас. % и наиболее предпочтительно от 0,1 мас. % до 1 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция.

Нитрат кальция представляет собой неорганическое соединение с формулой Са(ЫОз)2. Эта бесцветная соль абсорбирует влагу из воздуха и обычно присутствует в форме тетрагидрата. Ее используют, главным образом, в качестве компонента в удобрениях. Известные родственные соли представляют собой декагидрат нитрата аммония-пентакальция и декагидрат нитрата калия-пентакальция. Различные соли на основе нитрата кальция поставляет компания Yara International ASA (Осло, Норвегия) под товарным знаком NitCal (твердые вещества, содержащие приблизительно от 76 до 78 мас. %, и растворы, содержащие приблизительно от 45 до 50 мас. % нитрата кальция).

Помимо твердого дисперсного силиката с частицами, имеющими определенный размер частиц, твердая дисперсная композиция нитрата кальция может также содержать ряд различных родственных солей на основе нитрата кальция, таких как:

- твердый дисперсный безводный нитрат кальция;

- твердый дисперсный нитрат калия-кальция; или

- твердый дисперсный нитрат аммония-кальция;

причем все они имеют частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм.

Твердый дисперсный нитрат калия-кальция и твердый дисперсный нитрат аммония-кальция предпочтительно представляют собой двойные нитратные соли кальция с калием или аммонием. Двойная соль представляет собой соль, содержащая более чем один катион или анион, и ее получают посредством объединения двух различных солей, которые кристаллизуются в одинаковой регулярной ионной решетке. Такие композиции представляют собой особый интерес в промышленности удобрений. Следует отметить, что термин "нитрат аммония-кальция" означает декагидрат нитрата аммония-пентакальция (CAS №15245-12-2; ЕС №239-289-5). Его не следует путать с техническим термином "известково-аммиачная селитра", который означает смесь известняка и нитрата аммония. Термин "нитрат калия-кальция" означает декагидрат нитрата калия-пентакальция (CAS №905593-70-6; уведомление о продукте №07-16-0045-00).

Средний размер частиц твердого дисперсного силиката в качестве антислеживающего агента составляет предпочтительно от 0,05 до 750 мкм, предпочтительнее от 0,01 мкм до 500 мкм, еще предпочтительнее от 0,10 до 200 мкм, еще предпочтительнее от 0,15 до 100 мкм, наиболее предпочтительно от 0,20 до 50 мкм, как правило, от 0,30 до 10 мкм и, в частности, от 0,50 до 1 мкм.

Наиболее предпочтительно твердый дисперсный безводный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и твердый дисперсный силикат имеют аналогичный средний размер частиц, предпочтительно составляющий приблизительно 100 мкм.

Средний размер частиц для частиц различных композиций и порошков, которые упомянуты в настоящей патентной заявке, измеряют посредством сегрегации частиц. При сегрегации частиц дисперсные твердые вещества проявляют склонность к сегрегации вследствие различных размеров, а также физических свойств, таких как объем, плотность, форма и другие свойства частиц, из которых они состоят. В настоящем примере полученные частицы подвергали сегрегации во встряхивателе для ситового анализа с применением стопки тканых проволочных сетчатых сит, имеющих ячейки с размерами отверстий 2 мм, 1,5 мм, 1 мм, 0,5 мм, 0,1 мм и 0,05 мм, соответственно. Дополнительные сита могут быть использованы для получения дополнительной сегрегации.

Твердый дисперсный силикат, который предпочтительно применяют в качестве антислеживающего агента, представляет собой твердый дисперсный диоксид кремния, предпочтительнее аморфный твердый дисперсный диоксид кремния и наиболее предпочтительно тонкодисперсный диоксид кремния и диатомит. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция предпочтительно имеет показатель слеживаемости, составляющий менее чем 20 и предпочтительнее менее чем 10.

В способе изготовления твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению, как описано выше, предусмотрены следующие стадии:

- получение свежеизготовленного и охлажденного безводного твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм;

- добавление в свежеизготовленный и охлажденный безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция твердого дисперсного силиката, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм, в количестве от 0,01 мас. % до 0,05 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция в качестве антислеживающего агента для безводного твердого дисперсного нитрата кальция, твердого дисперсного нитрата калия-кальция или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция.

Указанные безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция, все из которых имеют частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм, могут быть получены с помощью промышленной турбосушилки, такой как турбосушилка (также называемая "турбоконцентратор"), которая описана в европейском патенте №0749772 и производится компанией VOMM Impianti е Processi (Роццано, провинция Милан, Италия). В поданных заявителем настоящей заявки и одновременно находящихся на рассмотрении заявке на патент Норвегии №20140795 и патентной заявке РСТ №РСТ/ЕР2015/064065 раскрыт способ изготовления безводного порошка, имеющего:

- содержание нитрата кальция от 92 до 99,9 мас. %,

- содержание воды от 0,1 до 8 мас. % и

- размер частиц от 0,05 до 1,5 мм,

причем способ включает в себя стадию обработки раствора нитрата кальция, имеющего содержание воды от 70 мас. % до 15 мас. % и содержание нитрата кальция от 30 мас. % до 80 мас. %, на стадии высушивания в промышленной турбосушилке с получением в результате порошка безводного нитрата кальция.

Таким образом, смешивание антислеживающего агента с безводным твердым дисперсным нитратом кальция, твердым дисперсным нитратом калия-кальция или твердым дисперсным нитратом аммония-кальция с образованием конечной твердой дисперсной композиции нитрата кальция осуществляют, прежде чем безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция может абсорбировать воду из воздуха. Следовательно, безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция имеет такое же содержание воды, как в момент выхода из производственного процесса.

Твердая дисперсная композиция нитрата кальция может быть смешана со связующим веществом с образованием предварительно смешанной связующей композиции. Для этого от 0,5 мас. % до 5 мас. % твердой дисперсной композиции нитрата кальция согласно настоящему изобретению, которая описана в приведенном выше параграфе, смешивают со связующим веществом. Для образования предварительно смешанного цементирующего связующего вещества связующее вещество представляет собой цементирующее связующее вещество, такое как цемент. Используют предпочтительно гидравлический цемент, предпочтительнее портландцемент, наиболее предпочтительно доменный портландцемент, зольный портландцемент, пуццолановый портландцемент или тонкодисперсный силикатный портландцемент.

Предварительно смешанная связующая композиция не будет содержать комков, если в предварительно смешанную связующую композицию будет введена свободно текучая твердая дисперсная композиция нитрата кальция согласно настоящему изобретению, которая описана выше, посредством которой при схватывании не будут образовываться слабые места в конструкции, представляющей собой затвердевший продукт.

Строительные материалы, такие как сухие строительные растворные смеси, связующие композиции для плиток и сухие бетонные смеси, могут быть изготовлены из предварительно смешанной связующей композиции, которая описана выше, путем смешивания предварительно смешанной связующей композиции с заполнителями. В зависимости типа строительного материала, используют различные заполнители. Чтобы получить, например, сухую строительную растворную смесь, используют тонкодисперсный заполнитель, предпочтительно песок, в то время как для получения сухой бетонной смеси используют смесь крупнодисперсного и тонкодисперсного заполнителей, причем крупнодисперсный заполнитель предпочтительно состоит из камней и/или гравия, а тонкодисперсный заполнитель предпочтительно представляет собой песок. Для получения строительных материалов смешивают предварительно смешанную связующую композицию согласно настоящему изобретению, которая описана выше, и от 200 об.% до 900 об.%, предпочтительно от 300 об.% до 800 об.%, предпочтительнее от 400 об.% до 700 об.% и наиболее предпочтительно от 500 об.% до 600 об.% по меньшей мере одного из вышеупомянутых заполнителей.

Твердая дисперсная композиция нитрата кальция будет уменьшать время схватывания строительных материалов. Время начала схватывания предварительно смешанной связующей композиции согласно настоящему изобретению, которая описана выше, и строительных материалов составляет предпочтительно от 15 минут до 60 минут, предпочтительнее от 20 минут до 50 минут, еще предпочтительнее от 30 минут до 40 минут и наиболее предпочтительно 35 минут. Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры, которые не являются ограничительными.

Примеры

Пример 1

Свежеизготовленный и охлажденный порошок безводного нитрата кальция (99 мас. % нитрата кальция, 1 мас. % кристаллизационной воды, 90 мас. % частиц, имеющих размер частиц от 0,1 мм до 1 мм, 5 мас. % частиц крупнее 1 мм, 5 мас. % частиц мельче 0,1 мм, согласно определению методом ситового анализа) смешивают с 0,05 мас. % тонкодисперсного диоксида кремния (по отношению к массе безводного порошка нитрата кальция). Смесь тщательно перемешивают.В качестве эталона параллельно используют образец без добавления тонкодисперсного диоксида кремния. Образцы выдерживают в лаборатории на воздухе в стандартных условиях (температура 20°С, относительная влажность 77%) в течение одних суток (24 часов). Можно визуально наблюдать, что порошок с добавкой тонкодисперсного диоксида кремния остается свободно текучим, в то время как порошок без тонкодисперсного диоксида кремния образует комки.

Пример 2

Свежеизготовленный и охлажденный порошок безводного нитрата кальция (99 мас. % нитрата кальция, 1 мас. % кристаллизационной воды, 90 мас. % частиц, имеющих размер частиц от 0,1 мм до 1 мм, 5 мас. % частиц крупнее 1 мм, 5 мас. % частиц мельче 0,1 мм, согласно определению методом ситового анализа) смешивают с 1,00 мас. % тонкодисперсного диоксида кремния по отношению к массе безводного порошка нитрата кальция. Смесь тщательно перемешивают. В качестве эталона параллельно используют образец без добавления тонкодисперсного диоксида кремния. Образцы выдерживают в лаборатории на воздухе в стандартных условиях (температура 20°С, относительная влажность 77%) в течение трех суток (72 часов). Можно визуально наблюдать, что порошок с добавкой тонкодисперсного диоксида кремния остается свободно текучим, в то время как порошок без тонкодисперсного диоксида кремния образует комки.

Свежеизготовленный и охлажденный порошок нитрата калия-кальция (77 мас. % нитрата кальция, 8 мас. % нитрата калия, 15 мас. % кристаллизационной воды, 90 мас. % частиц, имеющих размер частиц от 0,1 мм до 1 мм, 5 мас. % частиц крупнее 1 мм, 5 мас. % частиц мельче 0,1 мм, согласно определению методом ситового анализа) смешивают с 0,10 мас. % тонкодисперсного диоксида кремния по отношению к полной массе порошка нитрата калия-кальция. Смесь тщательно перемешивают. В качестве эталона параллельно используют образец без добавления тонкодисперсного диоксида кремния. Образцы выдерживают в лаборатории на воздухе в стандартных условиях (20°С, относительная влажность 70%) в течение одних суток (24 часов). Можно визуально наблюдать, что порошок с добавкой тонкодисперсного диоксида кремния остается свободно текучим, в то время как порошок без тонко дисперсного диоксида кремния образует комки.

Следует отметить, что поведение порошка нитрата аммония-кальция является таким же, как поведение порошка нитрата калия-кальция.

Пример 4

Свежеизготовленный и охлажденный порошок чистого безводного нитрата кальция (99 мас. % нитрата кальция, 1 мас. % кристаллизационной воды (90 мас. % частиц, имеющих размер частиц от 0,1 мм до 1 мм, 5 мас. % частиц крупнее 1 мм, 5 мас. % частиц мельче 0,1 мм, согласно определению методом ситового анализа) смешивают с 1 мас. % диатомовой земли (средний размер частиц 0,1 мм) (по отношению к массе порошка безводного нитрата кальция). Смесь тщательно перемешивают. В качестве эталона параллельно используют образец без добавления диатомовой земли. Образцы выдерживают в лаборатории на воздухе в стандартных условиях (температура 20°С, относительная влажность 77%) в течение одних суток (24 часов). Можно визуально наблюдать, что порошок с добавкой диатомовой земли остается свободно текучим, в то время как порошок без тонко дисперсного диоксида кремния образует комки.

Пример 5

В лабораторном исследовании сравнивали водопоглощение смеси порошка чистого безводного нитрата кальция (99 мас. % нитрата кальция, 1 мас. % кристаллизационной воды, 90 мас. % частиц, имеющих размер частиц от 0,1 мм до 1 мм, 5 мас. % частиц крупнее 1 мм, 5 мас. % частиц мельче 0,1 мм, согласно определению методом ситового анализа) и антислеживающего агента, в качестве которого использовали:

- порошок талька согласно уровню техники (который обычно используют в качестве антислеживающего агента в продуктах, содержащих азот, фосфор и калий (NPK)), более конкретно Finntalc М30 - SQ от компании Mondo Minerals B.V., имеющий медианный (50%) размер частиц 10 мкм, и

- согласно настоящему изобретению, т.е. Damolin DA 100G, который представляет собой продукт на основе диатомовой земли.

Damolin DA 100G имеет следующие характеристики:

В приведенной ниже таблице I представлены различные исследованные образцы, состоящие из различных количеств порошка чистого безводного нитрата кальция в смеси, с одной стороны, с порошком талька и, с другой стороны, с продуктом на основе диатомовой земли. Начальная масса всех свежесмешанных образцов составляла 100 г.

Лабораторное исследование представляло собой хранение различных образцов из таблицы I на лабораторном столе в открытом и закрытом контейнере. Через 1 сутки, 1 неделю и 1 месяц образцы взвешивали (см. таблицу II) и оценивали визуально. Результаты измерения представлены ниже в таблице П.

На фиг. 1 проиллюстрировано графическое представление измерений массы (в связи с водопоглощением) образцов 1-6 после хранения в закрытых контейнерах, в то время как на фиг. 2 проиллюстрировано графическое представление измерений массы (в связи с водопоглощением) образцов 1-6 после хранения в открытых контейнерах.

На основании указанных измерений массы можно сделать вывод, что добавление продукта Damolin DA 100G приводит повышенному или по меньшей мере аналогичному водопоглощению с течением времени по сравнению с порошком талька. Различия являются незначительными.

В приведенной ниже таблице III представлено влияние порошка талька и продукта на основе диатомовой земли на образование комков и слеживание порошка чистого безводного нитрата кальция.

На основании таблицы III можно сделать вывод, что добавление продукта на основе диатомовой земли в открытый образец не обеспечивает защиты от образования комков и слеживания. Однако добавление 1 мас. % продукта на основе диатомовой земли в порошок чистого безводного нитрата кальция оказывается достаточным для предотвращения слеживания в течение вплоть до одного месяца. Кроме того, значительно уменьшается образование комков.

Пример 6

Методами исследования текучести, которые описаны ниже, исследовали два образца, в том числе:

- NitCal 99, который представляет собой нитрат кальция с чистотой 99 мас. %; и

- NitCal 99 с 1 мас. % Damolin DA 100G.

Метод исследования 1

Первый метод исследования представляет собой метод исследования текучести согласно методу "2.9.16. Текучесть" Европейской фармакопеи. Указанное исследование текучести предназначено для определения способности вертикального течения измельченных твердых веществ (например, порошков и гранул) в определенных условиях. Согласно свойствам текучести исследуемого материала, используют воронки с трубкой или без нее, с различными углами и диаметрами отверстия. Воронку поддерживают в вертикальном положении с помощью подходящего устройства. Сборка должна быть защищена от вибраций.

Стадии данного метода исследования осуществляют следующим образом: исследуемый образец, взвешенный с точностью 0,5%, помещают без уплотнения в сухую воронку, у которой донное отверстие закрыто подходящим приспособлением. Количество образца зависит от видимого объема и используемого устройства. Открывают донное отверстие воронки и измеряют время, требуемое для полного вытекания образца из воронки. Указанные определения осуществляют три раза.

В данном случае используемая воронка имела отверстие диаметром 25 мм.

Текучесть выражают в секундах и десятых долях секунды в расчете на 100 г образца (с/100 г). Результаты зависят от условий хранения исследуемого материала.

Метод исследования 2

Второй метод исследования представляет собой определение текучести с применением аэрозольного анализатора текучести порошка. Согласно данному методу исследования образцы помещают в цилиндрический прозрачный барабан, который медленно вращается вокруг своей горизонтальной оси с постоянной скоростью. Когда угол на поверхности образца становится чрезмерно большим, порошок будет вытекать по направлению ко дну барабана. Это можно сравнить с лавиной. Прибор регистрирует временной интервал между лавинами и размер лавины. Каждый из образцов исследовали в течение трех минут при трех различных скоростях, составляющих 60 с/оборот, 120 с/оборот и 180 с/оборот.

Результаты исследования образцов методами исследования 1 и 2

- Метод исследования 1: NitCal 99 совершенно не вытекал через воронку, в то время как NitCal 99 с 1 мас. % Damolin DA 100G приводил к результату от 0,4 с/100 г до 1,0 с/100 г.

- Метод исследования 2: NitCal 99+1 мас. % Damolin DA 100G создавал большее число лавин и, следовательно, меньшее время между лавинами, чем NitCal 99. При скорости 60 с/оборот среднее время между лавинами уменьшается от 3,76 с при исследовании чистого NitCal 99 до 2,68 с при исследовании NitCal 99+1 мас. % Damolin DA 100G. При скорости 120 с/оборот среднее время между лавинами уменьшается от 7,78 секунд при исследовании чистого NitCal 99 до 5,45 секунд при исследовании NitCal 99+1 мас. % Damolin DA 100G. При скорости 180 с/оборот среднее время между лавинами уменьшается от 13,7 с при исследовании чистого NitCal 99 до 8,03 с при исследовании NitCal 99+1 мас. % Damolin DA 100G. Как можно видеть на фиг. 3 и 4, "каракули" на диаграмме NitCal 99+1 мас. % Damolin DA 100G в большей степени приближены друг к другу, чем "каракули" на диаграмме чистого NitCal 99. Чем ближе друг к другу "каракули" на диаграмме, тем выше текучесть.

На основании описанных выше методов исследования можно сделать вывод, что текучесть чистого NitCal 99 является очень низкой, в то время как добавление антислеживающего агента согласно настоящему изобретению, такого как продукт Damolin DA 100G на основе диатомовой земли, значительно улучшает текучесть.

Изобретение может быть использовано в строительстве при изготовлении строительных смесей, связующих композиций. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция включает частицы со средним размером от 0,1 до 1 мм и содержит антислеживающий агент, состоящий из твердого дисперсного соединения. Указанное соединение содержит атомы или ионы кремния и кислорода, включая такие соединения, как диоксид кремния, тонкодисперсный диоксид кремния или диатомовая земля. Средний размер частиц указанного твердого дисперсного соединения от 0,05 до 750 мкм. Твердое дисперсное соединение присутствует в количестве от 0,01 до 2 мас. %. Предложено применение твердой дисперсной композиции нитрата кальция в качестве ускорителя схватывания для цементирующей предварительно смешанной связующей композиции. Изобретение позволяет получить твердую дисперсную композицию, не влияющую на прочность бетона, при изготовлении которого ее используют. 7 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 пр., 4 ил.

1. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция, имеющая частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм и содержащая антислеживающий агент, характеризующаяся тем, что антислеживающий агент состоит из твердого дисперсного соединения, причем указанное соединение включает атомы или ионы кремния и кислорода, включая такие соединения, как диоксид кремния, тонкодисперсный диоксид кремния или диатомовая земля, со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм, причем твердое дисперсное соединение присутствует в количестве от 0,01 мас. % до 2 мас. %.

2. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по п. 1, при этом твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный безводный нитрат кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

3. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по п. 1, при этом твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат калия-кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

4. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по п. 1, при этом твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

5. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по любому из пп. 2-4, в которой твердый дисперсный безводный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и твердое дисперсное соединение имеет аналогичный средний размер частиц.

6. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по любому из пп. 1-5, в которой твердое дисперсное соединение присутствует в количестве от 0,05 мас. % до 2 мас. % и наиболее предпочтительно в количестве от 0,1 мас. % до 1 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция.

7. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по любому из пп. 1-6, в которой твердое дисперсное соединение представляет собой твердый дисперсный диоксид кремния.

8. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по п. 7, в которой твердое дисперсное соединение представляет собой аморфный твердый дисперсный диоксид кремния.

9. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по п. 8, в которой аморфный твердый дисперсный диоксид кремния состоит из тонкодисперсного диоксида кремния, диатомовой земли или их смесей.

10. Твердая дисперсная композиция нитрата кальция по любому из пп. 1-9, при этом композиция имеет показатель слеживаемости ниже 20.

11. Предварительно смешанная связующая композиция, содержащая гидравлическое связующее вещество и от 0,5 мас. % до 5 мас. % твердой дисперсной композиции нитрата кальция по любому из пп. 1-10.

12. Сухая строительная растворная смесь или связующая композиция для плиток, содержащая по меньшей мере:

- тонкодисперсный заполнитель, предпочтительно песок; и

- предварительно смешанную связующую композицию по п. 11.

13. Сухая бетонная смесь, содержащая по меньшей мере:

- крупнодисперсный заполнитель, состоящий из камней и/или гравия, и тонкодисперсный заполнитель, предпочтительно песок; и

- предварительно смешанную связующую композицию по п. 11.

14. Способ изготовления твердой дисперсной композиции нитрата кальция по любому из пп. 1-10, предусматривающий следующие стадии:

- получение свежеизготовленного и охлажденного безводного твердого дисперсного нитрата кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм; необязательно дополнительно получение твердого дисперсного нитрата калия-кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм, или твердого дисперсного нитрата аммония-кальция, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм; и

- добавление в свежеизготовленный и охлажденный безводный твердый дисперсный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция твердого дисперсного соединения, причем указанное соединение включает атомы или ионы кремния и кислорода, включая такие соединения, как диоксид кремния, тонкодисперсный диоксид кремния или диатомовая земля, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 мкм до 750 мкм в количестве от 0,01 мас. % до 2,00 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция в качестве антислеживающего агента для безводного твердого дисперсного нитрата кальция и необязательно твердого дисперсного нитрата калия-кальция или необязательно твердого дисперсного нитрата аммония-кальция.

15. Способ по п. 14, в котором твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный безводный нитрат кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

16. Способ по п. 14, в котором твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат калия-кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 мм до 1 мм.

17. Способ по п. 14, в котором твердая дисперсная композиция нитрата кальция дополнительно содержит твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и имеет частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм.

18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором твердый дисперсный безводный нитрат кальция, твердый дисперсный нитрат калия-кальция или твердый дисперсный нитрат аммония-кальция и твердое дисперсное соединение имеют аналогичный средний размер частиц.

19. Способ по любому из пп. 14-18, в котором твердое дисперсное соединение присутствует в количестве от 0,01 до 2,00 мас. %, предпочтительно в количестве от 0,05 до 2 мас. % и наиболее предпочтительно в количестве от 0,1 до 1 мас. % по отношению к массе твердой дисперсной композиции нитрата кальция.

20. Способ по любому из пп. 14-19, в котором твердое дисперсное соединение представляет собой твердый дисперсный диоксид кремния.

21. Способ по п. 20, в котором твердое дисперсное соединение представляет собой аморфный твердый дисперсный диоксид кремния.

22. Способ по п. 21, в котором аморфный твердый дисперсный диоксид кремния состоит из тонкодисперсного диоксида кремния, диатомовой земли или их смесей.

23. Способ по любому из пп. 14-22, в котором композиция имеет показатель слеживаемости ниже 20.

24. Применение твердого дисперсного соединения, причем указанное соединение включает атомы или ионы кремния и кислорода, включая такие соединения, как диоксид кремния, тонкодисперсный диоксид кремния или диатомовая земля, имеющего частицы со средним размером частиц от 0,05 до 750 мкм в качестве антислеживающего агента для твердой дисперсной композиции нитрата кальция, имеющей частицы со средним размером частиц от 0,1 до 1 мм.

25. Применение твердой дисперсной композиции нитрата кальция по любому из пп. 1-10 в качестве ускорителя схватывания для цементирующего связующего вещества.

26. Применение по п. 25, в котором цементирующее связующее вещество использовано в сухой строительной растворной смеси, сухой бетонной смеси или связующей композиции для плиток.