ВЯЖУЩИЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2023 года по МПК C04B28/04 C04B18/165 C04B18/04 

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 является 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 является его относительно низкое качество.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в улучшении качества конечного продукта.

Технический результат достигается тем, что вяжущий материал включает портландцементный клинкер и сульфатный компонент, причем в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 мас. %.

Предложенное вяжущее отличатся от прототипа тем, что в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 мас. %.

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

Таблица 1

Сопоставительный анализ известной и предлагаемой рецептуры вяжущего материала

Известная рецептура вяжущего –
патент РФ №2119897
«Цемент» Предлагаемая рецептура вяжущего материала Портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, мас. %:
гипсовый камень 30-70,
ангидрит 30-70.
Сульфатный компонент содержит в качестве ангидрита отход производства фтористого алюминия - фторангидрит, а общее содержание сульфатного компонента в цементе составляет 1-4 мас. %
в пересчете на SO₃. Портландцементный клинкер и сульфатный компонент.
В качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1 соответственно, в количестве
14,0-16,0 мас. % Прочность на сжатие (МПа)
45,24 Прочность на сжатие (МПа)
56-57,4

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).

Таблица 2

Вяжущее, мас. % Отходы ванадиевого производства / отходы санитарно-строительной керамики (массовые части) Содержание компонентов, мас. % Прочность на сжатие, МПа 88 1:2 12 44,9 86 14 47,5 84 16 48,4 82 18 45,9 88 2:1* 12 52,7 86 14* 56,0* 84 16* 57,4* 82 18 53,8 88 1:1 12 43,9 86 14 46,3 84 16 47,4 82 18 44,3 * – 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

Химический состав отхода производства санитарно-строительной керамики 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 5

Химический состав отхода производства санитарно-строительной керамики

п.п.п./ прочее Массовое содержание, % SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ FeO CaO MgO К₂О Na₂O SO₃ 6,92 65,15 25,98 0,3 - 0,53 0,36 1,05 0,6 следы

Пример:

Смесь из портландцементного клинкера и сульфатного компонента, состоящего из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 2:1, соответственно, в количестве 14,0-16,0 мас.% формовали образцы в виде кубиков 30х30х30 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. Прочность образцов на сжатие составляла 56-57,4 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.

При увеличении в смеси отхода ванадиевого производства более 16 мас.% марочность вяжущего материала ниже марки М 400.

Таким образом, оптимальное содержание отхода ванадиевого производства в вяжущем материале лежит в пределах 14,0-16,0 мас. %.

Изобретение относится к вяжущим материалам, которые могут быть использованы в строительной промышленности, в частности при производстве цемента. Технический результат достигается тем, что вяжущий материал включает портландцементный клинкер и сульфатный компонент. Причем в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики, при соотношении компонентов 2:1, соответственно, в количестве 14,0-16,0 мас. %. Техническим результатом является результат предлагаемого изобретения, заключающийся в улучшении качества конечного продукта за счет увеличения прочности на сжатие. 5 табл., 1 пр.

Вяжущий материал, включающий портландцементный клинкер и сульфатный компонент, отличающийся тем, что в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и санитарно-строительной керамики, при соотношении компонентов 2:1, соответственно, в количестве 14,0-16,0 мас. %.