ВЯЖУЩЕЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Российский патент 2024 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 производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1 :1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс. %.

Предложенное вяжущее отличается от прототипа тем, что в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из состоящую из отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1 :1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс. %.

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

Таблица 1

Известная рецептура вяжущего -
патент РФ №2119897
«Цемент» Предлагаемая рецептура вяжущего Портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, масс. %:
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 масс. %
в пересчете на SO₃. Портландцементный клинкер и сульфатный компонент.
В качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА
и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1 :1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс. % Прочность на сжатие (МПа)
40,5-54,3 Прочность на сжатие (МПа)
62,4-64,3

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 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 2

Оптимальные соотношения компонентов вяжущих, полученных экспериментальным путем

Вяжущее, мас. % Отходы ванадиевого производства / отходы обогащения железистых кварцитов КМА / отходы производства санитарно-строительной керамики, (массовые части) Содержание компонентов, мас. % Прочность на сжатие, МПа 88 3:2:1 12 47,2 86 14 49,7 84 16 51,0 82 18 48,2 88 3:1:1* 12 56,5 86 14* 62,4* 84 16* 64,3* 82 18 57,2 88 3:1:2 12 46,3 86 14 49,1 84 16 50,8 82 18 47,4 * - 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 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

Химический состав отхода обогащения железистых кварцитов КМА представлен в таблице 6 (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 6

Химический состав отхода обогащения железистых кварцитов КМА

п.п.п./ прочее Массовое содержание, % SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ FeO CaO MgO К₂О Na₂O SO₃ P₂O₃ 5,19 66,19 9,51 9,06 6,44 3,70 4,08 0,69 0,51 0,16 0.11

Пример:

Из смеси из портландцементного клинкера и сульфатного компонента, состоящую из отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1:1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 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. Прочность образцов составляла 62,4-64,3 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.

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

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 включает портландцементный клинкер и сульфатный компонент, причем в качестве сульфатного компонента вводят смесь, состоящую из отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1:1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс.%. 6 табл.

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 производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1:1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс.%.