Изобретение относится к способу получения вяжущих материалов на основе промышленных отходов, которые могут быть использованы в цементной и строительной промышленности.
Известны способы получения вяжущего материала, способ получения вяжущего на основе портландцемента и пыли электрофильтров ферросплавного производства, недостатками которого являются относительно низкое качество конечного продукта и высокая энергоемкость их получения [«Вяжущее», патент РФ № 1031934 C04B7/35;опубл. 30.07.1983].
Наиболее близким по технической сущности принятым за прототипом является способ получения вяжущего материала - описанный в [«Цемент», патент РФ №2119897 C04B 7/04(2006.01), C04B 28/04, опубл. 10.10.1998], включающий способ получения вяжущего путем использования отхода производства фтористого алюминия - фторангидрита, который получают в результате взаимодействия плавиковошпатового (флюоритового) концентрата с 98,5%-ной серной кислотой. Для нейтрализации остатков серной кислоты полученный продукт обрабатывали кальцийсодержащим веществом, в качестве которого использовали технологическую пыль с электрофильтров, установленных в системе газоочистки портландцементного клинкера. Фторангидрит измельчали до размера частиц 20 мм, смешивали с предварительно размолотым и высушенным гипсовым камнем и подавали в цементную мельницу для совместного помола с портландцементным клинкером.
Недостатками данного способа получения вяжущего материала являются высокая энергоемкость его получения и низкое качество конечного продукта.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении энергоемкости, сокращении времени помола вяжущего и увеличении качества конечного продукта.
Это достигается тем, что способ получения вяжущего на основе промышленных отходов, включает помол портландцементного клинкера и промышленных отходов, при этом в качестве промышленных отходов используют отход ванадиевого производства, содержащий, мас. %: SiO2 3,22; Al2O3 0,41; CaO 36,93; MgO 5,03; V2O5 2,81; Mn2O3 17,39; SO3 33,02; потери при прокаливании 1,19, и отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии, содержащий, мас.%: Fe2О3 4,06; FeO 9,45; SiO2 72,74; Al2O3 2,52; CaO 3,12; MgO 5,84; S 0,21; P 0,16; K2O 0,65; Na2O 0,98; TiO2 0,27, смешивают указанные отходы ванадиевого производства и обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии в соотношении массовых частей 1:1 в течение 0,20 часа, добавляют 88-90 мас.% портландцементного клинкера и производят совместный помол смеси в центробежно-планетарной мельнице в течение 0,25 часа до удельной поверхности 6400 см2/г.
Готовили сырьевую смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства и отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии в соотношении массовых частей 1:1. Затем добавляли портландцементный клинкер и измельчали до удельной поверхности 6400 см2/г.
Параметры работы центробежно-планетарной мельницы «Санд» были следующие: скорость вращения барабана 325с-1; материал мельницы и шаров - халцедон. В центробежно-планетарную мельницу загружали портландцемент 90,0 мас. %, отход ванадиевого производства и отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии при соотношении 1:1массовых частей в количестве 10,0 мас. % и производили помол смеси до удельной поверхности 6400 см2/г. Размеры частиц отхода ванадиевого производства, отхода обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии и портландцементного клинкера составляли 3,5-3,6 мкм. Оптимальное время помола составляло 15 минут.
В процессе совместного помола происходит механоактивация частиц отхода ванадиевого производства и частиц отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии с частицами портландцементного клинкера, что приводит к протеканию твердофазных реакций за счет увеличения поверхностной и внутренней энергии всех частиц и смещения лимитирующей стадии из диффузионной области в кинетическую. Механоактивированные частицы отхода обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии имеют в своем составе оксиды и гидроксиды железа, которые являются центрами кристаллизации при затворении цемента и обеспечивают высокие прочностные показатели конечного продукта. Применение центробежно-планетарной мельницы позволяет снизить энергозатраты в 3 раза и сокращения времени помола более чем в 10 раз. Совместное использование отхода ванадиевого производства и отхода обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии при соотношении 1:1 массовых частей в количестве 10-12 мас.% приводит к существенному повышению прочности.
Экспериментально полученные параметры помола и механоактивации смеси представлены в таблице 1.
Таблица 1
Время помола до удельной поверхности 6400 см2/г компонентов вяжущего
Смесь извлекали и формовали образцы в виде кубиков 30х30х30 мм при водоцементном соотношении (В/Ц) 0,24. 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 85ºС., а затем осуществлялось твердение образцов на воздухе в течении 28 суток.
В качестве пластифицирующей добавки использовали суперпластификатор «Melflux 1641», который добавляли в смесь сверх 100% - 0,16%.
Размер частиц отхода ванадиевого производства, отхода обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии и портландцемента влиял на прочностные характеристики конечного продукта и удельную поверхность (таблица 2).
Таблица 2
Влияние времени помола на удельную поверхность и размер частиц
Как видно из таблицы 2, оптимальное время помола составляло 15 минут. При увеличении времени помола до 20 минут удельная поверхность увеличивалась незначительно, а энергозатраты на помол увеличивались на 25%. При времени помола 10 минут - удельная поверхность по сравнению с оптимальными параметрами, снижалась до 6200 мм2/г, а средний размер частиц лежал в пределах 5,0-7,0 мкм, что существенно снижало марочность вяжущего материала (менее марки вяжущего материала М400).
Дисперсность измельченных частиц исходного портландцементного клинкера, отхода ванадиевого производства и боя силикатного кирпича после помола определяли на лазерном анализаторе размеров частиц ANALYSETTE 22 NanoTecplus. Прочность на сжатие кубиков проводили на гидравлическом прессе ПМГ-100 МГ4. Прочность на сжатие определяли как среднюю прочность пяти образцов, которая составляла 59,2 МПа.
Оптимальные соотношения компонентов вяжущих материалов, полученные экспериментальным путем, представлены в таблице 3.
Таблица 3
мас. %
90,0
88,0
86,0
10,0
12,0
14,0
59,2
57,9
53,8
Характеристики используемых компонентов:
1. Портландцементный клинкерпроизводства ОАО «Сребряковцемент» марки ЦЕМ II/A 42,5Н (ГОСТ 31108-2016) с удельной поверхностью 3200 см2/г следующего химического состава (таблица 4).
Таблица 4
Химический состав портландцемента, мас. %
2. Отход ванадиевого производства, химический состав отхода которого представлен в таблице 5 [Возможность использования в технологии стеновой керамики отходов ванадиевого производства / Бессмертный В.С. и др. // Стекло и керамика. 2022. Т. 95, № 7. С. 43-50].
Таблица 5
Химический состав отхода ванадиевого производства
3. Отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии, следующего химического состава (мас. %): Fe2О3 - 4,06; FeO - 9,45; SiO2 - 72,74; Al2O3 - 2,52; CaO - 3,12; MgO - 5,84; S - 0,21; P - 0,16; K2O - 0,65; Na2O - 0,98; TiO2 - 0,27 [Плазменная технология получения стекломикрошариков на основе отходов обогащения железистых кварцитов КМА /Бессмертный В.С. и др. // Стекло и керамика, 2021. №7. С. 17-28].
Пример:
Готовили смесь, состоящую из портландцементного клинкера в количестве 8,8 кг смеси отходов ванадиевого производства и отхода обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии при соотношении 1:1 массовых частей соответственно в количестве 1,2 кг. Полученную смесь помещали в центробежно-планетарную мельницу и производили совместный помол до удельной поверхности 6400 см2/г. Формовали образцы и испытывали на прочность.
Средняя прочность на сжатие кубиков составляла 57,9 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ | 2023 |
|
RU2821085C1 |
ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ | 2023 |
|
RU2811119C1 |
КОМПОЗИЦИОННОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ | 2023 |
|
RU2814449C1 |
КОМПОЗИЦИОННОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ | 2023 |
|
RU2814438C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2023 |
|
RU2813085C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ | 2023 |
|
RU2814674C1 |
ВЯЖУЩЕЕ | 2023 |
|
RU2810352C1 |
КОМПОЗИЦИОННОЕ ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ | 2023 |
|
RU2811125C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА | 2023 |
|
RU2815130C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ | 2023 |
|
RU2820103C1 |
Изобретение относится к способу получения вяжущего на основе промышленных отходов, которое может быть использовано в цементной и строительной промышленности. Технический результат - снижение энергоемкости, сокращение времени помола вяжущего и повышение качества конечного продукта. Способ получения вяжущего на основе промышленных отходов включает помол портландцементного клинкера и промышленных отходов. В качестве промышленных отходов используют отход ванадиевого производства, содержащий, мас.%: SiO2 3,22; Al2O3 0,41; CaO 36,93; MgO 5,03; V2O5 2,81; Mn2O3 17,39; SO3 33,02; потери при прокаливании 1,19, и отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии, содержащий, мас.%: Fe2О3 4,06; FeO 9,45; SiO2 72,74; Al2O3 2,52; CaO 3,12; MgO 5,84; S 0,21; P 0,16; K2O 0,65; Na2O 0,98; TiO2 0,27. Указанные отход ванадиевого производства и отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии смешивают в соотношении массовых частей 1:1 в течение 0,20 ч, добавляют 88-90 мас.% портландцементного клинкера и производят совместный помол смеси в центробежно-планетарной мельнице в течение 0,25 ч до удельной поверхности 6400 см2/г. 5 табл., 1 пр.
Способ получения вяжущего на основе промышленных отходов, включающий помол портландцементного клинкера и промышленных отходов, отличающийся тем, что в качестве промышленных отходов используют отход ванадиевого производства, содержащий, мас.%: SiO2 3,22; Al2O3 0,41; CaO 36,93; MgO 5,03; V2O5 2,81; Mn2O3 17,39; SO3 33,02; потери при прокаливании 1,19, и отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии, содержащий, мас.%: Fe2О3 4,06; FeO 9,45; SiO2 72,74; Al2O3 2,52; CaO 3,12; MgO 5,84; S 0,21; P 0,16; K2O 0,65; Na2O 0,98; TiO2 0,27, смешивают указанные отходы ванадиевого производства и обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии в соотношении массовых частей 1:1 в течение 0,20 ч, добавляют 88-90 мас.% портландцементного клинкера и производят совместный помол смеси в центробежно-планетарной мельнице в течение 0,25 ч до удельной поверхности 6400 см2/г.
ЦЕМЕНТ | 1998 |
|
RU2119897C1 |
Бетонная смесь | 2001 |
|
RU2220120C2 |
Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера | 1979 |
|
SU783262A1 |
СОСТАВ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ | 2010 |
|
RU2430238C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТА | 2022 |
|
RU2788232C1 |
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА | 0 |
|
SU243693A1 |
РУСИНА В.В | |||
Минеральные вяжущие вещества на основе многотоннажных промышленных отходов, Учебное пособие, Братск, ГОУ ВПО "БрГУ", 2007, с | |||
Пишущая машина | 1922 |
|
SU37A1 |
БЕССМЕРТНЫЙ В.С | |||
и др | |||
Возможность |
Авторы
Даты
2024-03-04—Публикация
2023-07-12—Подача