Спосіб одержання в’яжучого

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности, к производству вяжущих. Известен способ получения вяжущего [1], включающий обжиг и последующее охлаждение клинкера путем продувания через слой клинкера охлаждающего воздуха и подачи навстречу охлаждающему воздуху минеральной добавки в температурную зону охлаждения 1150-1200°С в количестве 20-90% от массы охлаждающего материала. В качестве добавки используется доменный шлак, содержащий стекло мелимитового состава. Полученный клинкер дошихтовывают гипсом. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ получения вяжущего [2], включающий обжиг и последующее охлаждение клинкера с введением на слой клинкера в температурную зону о хлаждения 900-1000°С влажной добавки. В качестве добавки используют металлургический шлак мокрой грануляции. Недостатком этого способа является низкая гидравлическая активность полученного клинкера и низкая прочность вяжущего, полученного из этого клинкера, высокие материальные и энергетические затраты. Недостатки обусловлены тем, что при таком способе получения в клинкере преобладают метастабильные соединения, имеющие низкую гидравлическую активность. Вяжущее, полученное из такого клинкера, имеет низкую прочность на сжатие и изгиб, особенно в ранние сроки твердения. Металлургический шлак содержит большое количество глинозема и кремнезема и небольшое количество кальция. Кремнезем в шлаке находится в малоактивном кристаллическом состоянии. При недостатке кальция и низкой активности кремния и алюминия в клинкере образуются малоактивные оксиды кремния и алюминия, не обеспечивающие необходимую прочность вяжущего. При помоле такого клинкера, вследствие его низкой активности, необходимы высокие материальные и энергетические затраты. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ получения вяжущего путем дробления активной минеральной добавки - доменного шлака, смешивания его с новым компонентом в заданном соотношении и введения этой смеси в массу клинкера в определенном количестве, что приведет к повышению качества получаемого вяжущего, снижению материальных и энергетических затрат. Техническим результатом достигаемым изобретением является повышение гидравлической активности клинкера, повышение прочности вяжущего при одновременном снижении материальных и энергетических затрат. Это достигается тем, что в способе получения вяжущего, заключающемся в обжиге и последующем охлаждении клинкера с введением в зону охлаждения 900-1000°С доменного шлака в качестве влажной активной минеральной добавки, согласно изобретению, доменный шлак дробят до фракции 10-70 мм, смешивают с осадками центральных очистных сооружений хлорной металлургии влажностью 30-50% в соотношении 30:1 -9:1 и вводят в количестве 30-40% от массы клинкера. Осадки центральных очистных сооружений (ЦОС) хлорной металлургии содержат, мас. %: СаСО3 5,0-6,0 СаСl2 3,0-3,6 TiO2 6,0-6,4 Fе2O3 7,2-8,0 SiO2 5,1-5,7 МgО 5,2-5,8 Аl2O 3 4,2-5,0 CaSO4 3,5-4,1 V2 O5 0,4-0,6 MnO2 0,20-0,24 CuO 0,10-0,14 Ta2O5 0,19-0,21 ZrO2 0,15-0,17 Nb2O5 0,04-0,06 NaCl 0,70-0,74 КСl 0,64-0,68 CaF 0,51-0,55 Sс2O3 0,004-0,006 СrО3 0,68-0,70 Са(ОН)2 Остальное Осадки ЦОС представляют собой мелкодисперсную пастообразную массу с частицами 1-100 мкм и гелиевой структурой. Содержащиеся в осадках ЦОС примеси ряда элементов, таких как марганец, титан, медь, ванадий, цирконий, тантал и другие, обеспечивают легирование и, следовательно, повышение качества клинкера. За счет легирования этими элементами минералов клинкера повышается их гидравлическая активность в процессе твердения вяжущего, что, в свою очередь, обеспечивает повышение прочности при сжатии и изгибе полученного из этого клинкера вяжущего. Кроме того, легирующие элементы способствуют образованию минералогических фаз на поверхности частиц доменного шлака, повышая его размолоспособность и активность. Кремний, необходимый для образования в клинкере силикатов кальция, обеспечивающих высокие прочностные характеристики вяжущего, содержится в осадках ЦОС в аморфном состоянии. Активность аморфного кремния на 2-3 порядка выше активности кристаллического кремния. Поэтому все реакции в процессе клинкерообразования протекают более активно и полно с образованием стабильных силикатов, обеспечивающих высокую прочность вяжущего, полученного из такого клинкера. Клинкер имеет высокую гидравлическую активность. Аморфный кремний активно связывает кальций с образованием алита - 3СаО х SiO2 (С3S). Процесс образования алита протекает полнее и значительно быстрее, чем при использовании кристаллического кремния. Благодаря наличию в осадках ЦОС достаточного количества оксидов алюминия и железа, обеспечиваются хорошее схватывание вяжущего, его высокая прочность в ранние сроки твердения, высокие эксплуатационные характеристики вяжущего. В осадках ЦОС содержится большое количество соединений кальция, в том числе активных, таких как хлорид и фторид кальция, сульфат кальция, гидроксид кальция. Эти соединения легко реагируют со шлаком, образуя на поверхности частиц гидросиликаты кальция, гидросульфоалюминаты и другие соединения, обеспечивающие повышение активности и размолоспособности шлака, а также повышение активности клинкера и прочности вяжущего. При получении вяжущего предлагаемым способом исключается необходимость подшихтовки по кальцию, что снижает материальные и энергетические затраты. Снижение затрат обусловлено также тем, что повышается размолоспособность шлака. Способ осуществляется следующим образом. Затвердевший доменный шлак дробят до фракции 10-70 мм и смешивают с осадками ЦОС влажностью 3050% в соотношении 30:1-90:1. Цементный клинкер подвергают обжигу во вращающейся печи по известной технологии. После обжига клинкер подают в колосниковый холодильник, где он подвергается охлаждению. При прохождении клинкера через температурную зону о хлаждения 900-1000°С в него вводится влажная активная минеральная добавка смесь доменного шлака с осадками ЦОС в количестве 30-40% от массы клинкера. В этой зоне происходит обжиг добавки с образованием в клинкере высокоактивных соединений. После охлаждения клинкер подвергают помолу до тонкости по остатку на сите 0,08 10-11% и удельной поверхности 3800-3950 см 2/г. Из вяжущего, приготовленного из полученного таким образом клинкера, были изготовлены образцы 10х10х10 мм, которые были подвергнуты испытаниям на прочность при изгибе и при сжатии. В процессе получения клинкера определяли также материальные и энергетические затраты, а также производительность мельниц. Одновременно проводились испытания образцов из вяжущего, полученного известным из прототипа способом. Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что производительность мельниц при помоле клинкера, полученного предлагаемым способом, выше, чем при помоле клинкера, полученного способом, известным из прототипа. Сроки схватывания в партиях, полученных предлагаемым способом, лучше, так как меньше разрыв во времени между началом и концом схватывания. Значительно выше у вяжущего, полученного предлагаемым способом, предел прочности на изгиб и сжатие как в ранние сроки твердения, так и на 28 сутки. Снижаются энергетические затраты и у поставщика добавки, и у потребителя, так как полученный предлагаемым способом клинкер имеет более высокую размолоспособность. Кроме того, при использовании предлагаемого способа в состав добавки входит не гранулированный, а измельченный доменный шлак, при получении которого энергетические затраты значительно ниже. Существенно снижаются материальные затраты, так как затраты при получении измельченного доменного шлака значительно ниже, чем затраты при получении гранулированного доменного шлака. Осадки ЦОС поставляются с отвального хозяйства. Являясь высококальциевым отходом производства, они позволяют экономить кальцийсодержащие компоненты (гипс, известняк, а также алюмо- и кремнийсодержащие компоненты). При выпуске планового количества клинкера экономится большое количество природных ресурсов, благодаря чему снижается себестоимость клинкера.