Способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий Советский патент 1992 года по МПК C04B7/28 C04B28/22 

Изобретение относится к способам приготовления сырьевых смесей на основе золы от сжигания каменных углей, рекомендуемых для изготовления изделий и материалов, которые могут найти применение в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве при возведении стен домов, гаражей, складов и других объектов, а также при строительстве автомобильных дорог для устройства нижнего основания.

Известен способ изготовления сырьевой смеси со свойствами гидравлического вяжущего, в частности, для дорожного строительства, путем смешения компонентов промышленных отходов с высоким содержанием СаОи МдО, а также сульфат сульфит кальция с - одной стороны и скрыто-гидравлических пуццолановых материалов с другой стороны. Роль последнего материала может выполнять зола от сжигания каменных углей. Наряду с достоинствами известного способа /утилизируется не менее двух отходов, остаточная прочность Ran 5 МПа, простота приготовления смеси, т.к. не требуется предварительной сушки материалов/, имеются и существенные недостатки:

низкая прочность, в том числе и уплотненной под давлением смеси, вследствие низкой активности СаО и МдО;

низкая трещиностойкость в процессе твердения и особенно препарирования изделий, спрессованных под давлением

Последнее объясняется возникновением BHVTDeHHHx напряжений, образующихся за счет интенсивной влажностной усадки , свойственной для зол ТЭС с одной стороны, и неравномерным изменением /расширением/ затвердевающей смеси за счет запоз- далого гашения пережженных частиц

О

О XI

оксидов СаО и MgO, содержащихся в отходах производства, с другой стороны.

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных прессованных изделий и материалов, включающий смешение кислой каменноугольной золы с гидратной известью и сульфитсодер- жащим компонентом при следующем соотношении, мас.%:

Кислая летучая зола от

сжигания каменных углей 10 - 99,5

Гидроокиси щелочеземельных металлов

/гидратная известь/0,25 - 70

Сульфит и сульфат

щелочноземельного

металла0,25 - 70

Сырьевую смесь получают путем нейтрализации известью заводских шламов, получаемых от очистки дымовых газов и ле- тучей золы от сжигания каменных углей, от сернистых примесей.

Наряду с достоинствами сырьевой смеси /утилизируются отходы производств - зола - уноса и простота приготовления сырьевой смеси, т.к. исходные материалы не требуется сушить и измельчать/, имеются и существенные недостатки:

низкая прочность при сжатии 5 МПа/, с применением низкокольцевых зол ТЭС, что лимитирует применение смеси для изготовления строительных изделий, в том числе и прессованных;

непродолжительная жизнеспособность сырьевой смеси /начало схватывания через 3,5 -3 ч/ что усложняет технологию изготовления штучных прессованных изделий.

высокая влажностная усадка в процессе схватывания сырьевой смеси, что отрицательно сказывается на трещиностойкости в процессе пропаривания изделий. Особенно это наблюдается всырьевой смеси с использованием низкокольциевых зол с высокой /более 3000 см /г/ удельной поверхностью.

Цель изобретения - повышение прочности и трещиностойкости пропаренных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий, включающий смешение кислой каменноугольной золы с гидратной известью, сульфатосодер- жащим компонентом и водой затворения, предусматривает использование в качестве сульфатосодержащего компонента плазмодия - осадка после фильтрации технологических нейтрализованных вод ферросплавного производства, причем его сначала смешивают с гидратной известью и

водой затворения до достижения формовочной влажности, выдерживают полученную пасту в течение 1 суток и затем смешивают с кислой каменноугольной золой при следующем соотношении компонентов в пересчете на сухое вещество:

Низкокальциевая каменноугольная зола70 - 80 Известь гидратная10-15 Плазмодий5-20 Плазмодий - шламообразный отход ферросплавного производства с влажностью 20...50%. Цвет от темно-серого до тем- нобурого. Без запаха. В сухом состоянии представляет рыхлую массу, которая легко измельчается и диспергирует в воде. Образуется данный отход в результате обработки поверхности ведущих металлов ферросплавного производства /ваннадия, молибдена, хрома и др./ серной кислотой. Последняя химически взаимодействует с плавнями (СаО, MgO), которые прочно припаяны к поверхности указанных металлов. В результате такой обработки, одна часть оксидов переходит в СзЗОз, а вторая не успевает прореагировать с кислотой,вследствие наличия на их поверхностях стеклооболочек из СаЗЮз. После обработки образуется технологическая вода - суспензия с кислой средой, которую нейтрализуют известью или известняком и нейтрализованный плазмо- сток фильтруют с образованием осадка на фильтре - плазмодия. Последний в виде шлама с влажностью 50% транспортируют по трубопроводам в отвалы, где постепенно его влажность уменьшается до 20%.

В табл.1 приведен химико-фармацевтический состав плазмодия - нейтрализованного отхода ферросплавного производства. Известь.

Принята обычная известь гидратная 1- го сорта.

Зола от сжигания каменных углей. В экспериментах принята гидроотвальная низкокальциевая зола от. Зола отвечает требованиям ГОСТ 4810-78.

В табл.2 приведен химсостав золы с удельной поверхностью 4000 см2/г

В производственных условиях заявляемый способ приготовления сырьевой смес для изготовления прессованных строительных изделий или материалов, подстилающего слоя дорог, уплотняемого весом каткое дорожностроительных машин, приготавли вают следующим методом. В специальной допостной мешалке смешивают шлам - плазмодии с гидратной известью. В смесь подают воду из расчета формуемой влажности этой смеси.

Полученную пасту выдерживают в закрытых емкостях не менее суток, а затем смешивают с низкокальциевой золой с высокой удельной поверхностью. Из полученной смеси формуют методом прессования штучные изделия /кирпич, блоки, камни/ или укладывают в нижние основание автомобильных дорог и уплоняют чугунными катками строительных машин.

Сформованные штучные изделия выдерживают во влажных условиях /относительной влажности 90 - 100%/ в течение одних суток, а затем пропаривают при атмосферном давлении по режиму, применительно к золосиликатным бетонам. Строительную смесь, уложенную в нижнее основание дорог, выдерживают после уплотнения не менее 7-23 сут в условиях повышенной влажности. После этого выполняются последующие слои.

П р и м е р 1. Взвешивают 187,5 г плазмодия с влажностью 20% /150 г сухого плазмодия + 37,5 г воды/ и перемешивают с известью гидратной, взятой в количестве 450 г. В полученную смесь добавляют воду до образования вязкотекучей пасты которую перемешивают в течение 2-х минут и оставляют в закрытой емкости на одни сутки. Через 24 ч суспензию перемешивают в бегунковом лабораторном смесителе с низ- кокольциевой золой, взятой в количестве 2 кг 400г /80% от массы сухой смеси/. Начало схватывания наступает через 48 ч. Из полученной влажносыпучей смеси формуют под давлением образцы в виде цилиндров диаметром и высотой, равными 5 см. Сформованные образцы обмеряют и помещают в ванну с гидравлическим затвором и выдерживают над водой в течение 24 ч. Всю партию образцов разделяют на две по 6 штук в каждой. Одну партию пропаривают при давлении окружающей среды с изотермической выдержкой при максимальной температуре 95- 5°С по режиму 2+8+2 ч, а вторую помещают во влажный песок и хранят при температуре 20 - 2°С в течение 28 сут. После пропаривания и естественного твердения измеряют усадку образцов и испытывают их на прочность, наличие трещин определяют визуально.

Результаты испытания приведены в табл.3 (см. состав смеси и опыт № 2).

Аналогичным способом приготавливают и запредельные смеси № 1 и № 5, приведенные в табл.3.

В соответствии с результатами испытаний изделия, приготовленные из состава сырьевой смеси, содержащий СаЗСм и свободные CaO, Mg обладают в процессе пропаривания повышенной трещиностойкости и

прочностью. Последняя увеличивается в 2 - 2,4 раза.

Сырьевая смесь, изготовленная способом по изобретению, обладает повышенной прочностью и меньшей усадкой в сравнении с известным способом благодаря следующему физико-химическому процессу.

1.В составе шлама плазмодия содержится 3 - 3,5 мас.% минерала пятиокиси

ведущего металла типа CaO R20s/ или CaOV20s или СаО-МогОб или CaOCrzOs который вследствие слабокислой или нейтральной среды в составе плазмодия не гидратируется. При предварительном смешивании плазмодия с известью минерал CaOR20s в щелочной среде гидратируется и переходит в гидрат окиси кальция типа CaR205-nH20. Последний продолжает гид- ратироваться и в составе смеси, увеличиваясь в объеме, компенсируя влажностную усадку, свойственную низкокальциевым высокодисперсным золам. В затвердевающей смеси /особенно если процесс интенсифицируется пропариванием/ не возникает

внутренних напряжений, что положительно оказывается и на увеличении прочности гидрата окиси кальция типа CaO R205TiH20 и на прочности изделия в целом.

2.Продолжительная жизнеспособность сырьевой смеси обеспечивается также благодаря минералу CaO-R20s, т.к. ваннадиевая кислота и хромовая увеличивают сроки схватывания гипсодержащих смесей, в том числе и сульфатосодержащих. Подобными

свойствами обладают и соли кислот.

Способ приготовления сырьевой смеси по сравнению с известным уровнем техники имеет следующие технико-экономические преимущества:

1. Утилизируется низкокальциевая зола, в то время как запасы кварцевого песка для силикатного кирпича убывают из года в год.

2.Значительно снижается расход топ- лива на тепловую обработку, т.к. изделия из

заявляемой смеси обрабатывают паром /пропаривают/, а силикатный запаривают в автоклавах,

3.Высвобождаются сельскохозяйствен- ные поля от гидроотвальной золы и плазмодия, т.е. изобретение направлено и на охрану среды, решение социальной задачи,

4.Снижается себестоимость изделий и материалов на 45%.

Формула изобретения Способ приготовления сырьевой смеси для изготовления строительных изделий, включающий смешение кислой каменноугольной золы с гидратной известью, сульфатсодержащим компонентом и водой за- творения, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и трещино- стойкости пропаренных изделий, в качестве сульфатсодержащего компонента использу- ют плазмодий - осадок после фильтрации технологических нейтрализованных вод ферросплавного производства, причем его сначала смешивают с гидратной известью и

Химико-минералогический сос

водой затворения до достижения формовочной влажности, выдерживают полученную пасту не менее одних суток и затем смешивают с кислой каменноугольной золой при следующем соотношении компонентов: низкокальциевая каменноугольная зола70 - 80; гидратная известь10 - 15; плазмодий5 - 20,

Таблиц а 1 плазмодия НПО Тулачермет

Изобретение м.б. использовано в промышленности строительных материалов, а также при строительстве автомобильных дорог для устройства нижнего основания. Сущность: способ приготовления сырьевой смеси предусматривает смешение плазмодия - осадку после фильтрации технологиче- скихнейтрализованныхвод ферросплавного производства с гидратной известью и водой затворения до достижения формовочной влажности, выдержки полученной пасты не менее 1 сут с последующим смешением ее с кислой каменноугольной золой при следующем соотношении компонентов, мас.%: низкокальциевая каменноугольная зола 70 - 80; известь гидратная 10-15; плазмодий 5 - 20. Прочность изделий 9,2 МПа, трещины после пропаривания отсутствуют. 3 табл.

CaOR2Qs - связанная оксидом кальция пятиокись ведущего металла типа: CaOVaOg или CaOMOaOs или СаОСгеОб и др. подобные соединения ферросплавного производства.

Таблица 2

Таблица Состав и соответствующие результаты испытании свойств сырьевой г

смеси, приготовленной известным и заявляемым (смеси и опыты № 1-5) способами

Сульфатсодержаций шлам (плазмодий) - отход ферросплавного производства4

Свойства

Средняя плотность сухих образцов изделий, кг/м3 1600

Предел прочности

при сжатии пропаренных

образцов, МПа7,98

После пребывания 28 суток во влажном песке,МПа 7,92

Влажностная усадка 3,8

Наличие трещин после пропариванияЕсть

Продолжительность выдержки пасты (плазмодий-известь вода), до начала формования, ч20

12,5

1500

9,20

8,86 1,6

Нет 24

20

21

1450 1430 1620

12,2 4,00 4,2

Трещины Трещины

10,11 8,25 4,6 1,31,26,7

Нет

24

Нет

49

Есть

Не готовится предвар. пасть и нет выдержи