ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ Российский патент 2023 года по МПК C04B7/04 

Изобретение относится к вяжущим материалам, которые могут быть использованы в строительной промышленности, в частности при производстве цемента.

Известны вяжущие материалы, включающие различные техногенные отходы промышленности, недостатком которых являются относительно низкое качество.

Наиболее близким по технической сущности является вяжущий материал - цемент (Патент РФ №2119897), включающий портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, масс. %: гипсовый камень 30-70, ангидрит 30-70, причем сульфатный компонент содержит в качестве ангидрита отход производства фтористого алюминия - фторангидрит, а общее содержание сульфатного компонента в цементе составляет 1-4 масс. % в пересчете на SO₃.

Недостатком данного вяжущего материала являются его относительно низкое качество.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении качества конечного продукта.

Технический результат достигается тем, что вяжущее на основе отходов промышленных производств включает портландцементный клинкер и сульфатный компонент, причем в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого и керамзитового производств при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве 12,0-14,0 масс. %.

Предложенное вяжущее отличатся от прототипа тем, что в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого и керамзитового производств при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве 12,0-14,0 масс. %.

Сопоставительный анализ известной и предлагаемой рецептуры вяжущего представлен в таблице 1.

Оптимальные соотношения компонентов вяжущих, полученных экспериментальным путем, представлены в таблице 2.

В качестве исходного материала брали портландцементный клинкер производства ОАО «Сребряковцемент» марки ЦЕМ II/A 42,5Н (ГОСТ 31108-2016) с удельной поверхностью 3200 см²/г следующего химического состава (таблица 3).

Химический состав отхода ванадиевого производства представлен в таблице 4 (Бессмертный В.С., Здоренко Н.М., Черкасов А.В., Варфоломеева С.В., Бондаренко М.А., Макаров А.В., Платов Ю.Т., Платова Р.А. Возможность использования в технологии стеновой керамики отходов ванадиевого производства // Стекло и керамика. 2022. Т. 95, № 7. С. 43-50).

Химический состав отхода керамзитового производства представлен в таблице 5 (Бессмертный В.С., Минько Н.И., Дюмина П.С., Соколова О.Н., Бахмутская О.Н., Симачев А.В. Получение лицевого кирпича методом плазменной обработки с использованием сырья техногенных месторождений // Стекло и керамика, 2008, №1. С. 17-19).

Таблица 2
Оптимальные соотношения компонентов вяжущих, полученных экспериментальным путем Вяжущее, масс. % Отходы ванадиевого производства: отходы керамзитового производства, масс. ч. Содержание компонентов, масс. % Прочность на сжатие, МПа 90 1:2 10 44,2 88 12 46,2 86 14 47,4 84 16 45,1 90 2:1* 10 53,1 88 12* 58,4* 86 14* 60,8* 84 16 54,2 90 1:1 10 43,4 88 12 45,2 86 14 46,9 84 16 44,1 * - оптимальный вариант

Таблица 3
Химический состав портландцемента CaO SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ MgO SO₃ R₂O п.п.п. 62,44 21,29 5,72 3,37 2,09 2,83 1,21 1,10

Таблица 4
Химический состав отхода ванадиевого производства п.п.п./ прочее Массовое содержание, % SiO₂ Al₂O₃ CaO MgO V₂O5 Mn₂O₃ SO₃ 1,13/0,06 3,22 0,41 36,93 5,03 2,81 17,39 33,02

Таблица 5
Химический состав отхода керамзитового производства п.п.п./ прочее Массовое содержание, % SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ FeO CaO MgO К₂О Na₂O SO₃ 4,12 70,51 12,23 4,03 1,20 6,13 0,70 0,25 1,14 следы

Пример:

Смесь из портландцементного клинкера и сульфатного компонента, состоящего из отходов ванадиевого и керамзитового производств при соотношении компонентов 2:1 соответственно в количестве 12,0-14,0 масс. %, формовали образцы в виде кубиков 30×30×30 мм при водоцементном соотношении (В/Ц) 0,23. После твердения на воздухе в течение 24 часов кубики извлекали из формы и подвергали тепловлажностной обработке в пропарочной камере LOIP в течение 6 часов при температуре 85°С., а затем осуществлялось твердение образцов на воздухе в течении 28 суток.

Прочность на сжатие кубиков проводили на гидравлическом прессе ПМГ-100 МГ4. Средняя прочность пяти образцов составляла 58,4-60,8 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.

При увеличении в смеси отхода ванадиевого производства более 14% марочность вяжущего материала ниже марки М 400.

Таким образом, оптимальное содержание отхода ванадиевого производства в вяжущем материале лежит в пределах 12,0-14,0%.

Изобретение относится к вяжущим материалам, которые могут быть использованы в строительной промышленности, в частности, при производстве цемента. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении качества конечного продукта. Технический результат достигается тем, что вяжущее на основе отходов промышленных производств, включающее портландцементный клинкер и сульфатный компонент, причем в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого и керамзитового производств при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве 12,0- 14,0 масс.%. 5 табл., 1 пр.

Вяжущее на основе отходов промышленных производств, включающее портландцементный клинкер и сульфатный компонент, отличающееся тем, что в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого и керамзитового производств при соотношении компонентов 2:1, соответственно в количестве 12,0-14,0 масс.%.