Добавка в цемент

Корисна модель належить до технології виготовлення портландцементу і може бути використаною в цементній промисловості. Відома добавка в цемент фосфогіпсу, згр удкованого у відвала х в процесі його зберігання тривалий час [ПО "Воскресенскцемент", НИИЦемент, НИЦИФ, ж. "Цемент", №7, 1983, с.14]. Недоліком такої добавки, яка не підлягала нейтралізації, є наявність домішок кислот, фтору, розчинного фосфорного ангідриту, які негативно впливають на процес твердіння портландцементу, також погіршують екологічний стан навколишнього середовища. Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованого нами є добавка в цемент у вигляді штучно згрудкованого фосфогіпсу шля хом пресування попередньо зневодненої пульпи фосфогіпсу та сушіння кеку [І.М. Ляшкевич та ін. Производство окускованного фосфогіпса - Інф. листок про науково-технічні досягнення. Білоруський НДІ науково-технічної інформації та техніко-економічних досліджень. Сер. 67.09.91, N335- 233: Мнськ, 1985]. Недоліком такої добавки є необхідність застосування енергоємного процесу зневоднення пульпи фосфогіпсу. Завданням корисної моделі є нейтралізація залишків шкідливих домішок у фосфогіпсі та зростання міцності фосфогіпсового брикету протягом часу його складування. Задача вирішується тим, що добавка в цемент для регулювання строків тужавлення на основі брикетованого фосфогіпсу містить водночас як нейтралізуючий і зв'язуючий компонент вапняно-карбонатний компонент або цемент в кількості 1...3мас.%. Добавка виготовляється із фосфогіпсу тривалого зберігання у відвалах, який здрібнюється і перемішується разом із нейтралізуючим та одночасно зв'язуючим компонентом в якості якого використовується вапнянокарбонатний компонент або цемент в кількості 1... 3мас. %. Фосфогіпс, який тривало зберігався у відвалах, пройшов значну нейтралізацію під впливом атмосферних факторів, так що вміст кислот, розчинних сполук фтору і фосфор у зменшується у декілька разів, а вологість складає біля 15...20%. Наприклад, фосфогіпс з відвалів ВАТ "Рівнеазот" містить водорозчинного Р2О5 від 0,023 до 0,15%, сполук фтору 0,17...0,18%, загальної води (хімічно зв'язаної і фізичної) від 29 до 33%, рН=5..5,5. Це задовольняє вимогам ДСТУБ В.2.7-2-93 "Фосфогіпс кондиційний для виробництва гіпсового в'яжучого та штучного гіпсового каменя", згідно з яким вміст водорозчинних фосфатів не повинен перевищувати 0,15%, вміст фторидів не більше 0,4%. Для подальшої нейтралізації фосфогіпсу згідно із корисною моделлю його здрібнюють і перемішують разом із вапняно-карбонатним компонентом або з цементом, які додають в кількості 1...3% маси фосфогіпсу. Кількість добавки визначає час нейтралізації і міцність брикету після пресування. Після нейтралізації рН фосфогіпсу в брикеті зростає до 7...8. Така добавка додається до клінкеру або до суміші клінкеру з гідравлічно активними матеріалами (шлак, опока, трепел, зола та ін.) і забезпечує після помелення стандартні строки тужавлення і необхідну міцність цементу, не поступаючись природному гіпсовому каменю. Спосіб здійснюється наступним чином. Відвальний фосфогіпс подається на валкову дробарку, далі накопичується в бункері, звідки за допомогою живильника (стрічковий, шнековий або ін.) надходить у змішувач, в який дозується нейтралізуюча зв'язка. Змішувач може бути валковий, бігунковий, шнековий або іншої конструкції. Після перемішування фосфогіпсу з добавкою (цемент, вапно, вапняно-карбонатний пил) суміш подається у бункер преса. Брикетний прес може бути плунжерним або валковим. Готові брикети надходять на склад і використовуються як штучний гіпсовий камінь при помелі цементу. Приклад 1. Фосфогіпс перемішується із портландцементом, який додається в кількості 2% маси сухого фосфогіпсу. С ухий цемент додається до вологого фосфогіпсу, оптимальна вологість складає 7...10%, тиск пресування - 20...40МПа. Приклад 2. Фосфогіпс перемішується з вапном, яке додається в кількості 2% маси сухого фосфогіпсу. Вапно попередньо гаситься водою і додається до фосфогіпсу у вигляді рідкого вапняного тіста (відношення тверде 1:2...1:4), оптимальна вологість суміші складає 10%, тиск пресування - 20...40МПа. Приклад 3. Фосфогіпс перемішується з вапняно-карбонатним пилом, який додається в кількості 5% маси сухого фосфогіпсу. Вапняно-карбонатний пил (ВКП) являє собою пічний пил електрофільтрів випалу вапна в обертових печах. Він містить 30...40СаО, решта карбонатний компонент, який містить СаСО3. Карбонатний компонент сприяє нейтралізації кислих домішок фосфогіпсу, СаО діє як в'яжуче. ВКП попередньо гаситься водою і додається до фосфогіпсу у вигляді рідкого тіста (відношення тверде: вода - 1:2...1:4), оптимальна вологість суміші складає 10%, тиск пресування 20...40МПа. В табл. 1 наведені характеристики брикету із фосфогіпсу з нейтралізуючими в'яжучими добавками. Таблиця 1 Міцність фосфогіпсового брикету (розмір ø 5x3см) Склад брикету 1 Фосфогіпс - 100% Фосфогіпс + 2% вапна Фосфогіпс + 2% цементу Те ж саме Фосфогіпс + 2% вапнянокарбонатного пилу Вологість, % Тиск пресування, МПа 2 10 10 7 10 3 20-30 20-30 40 20 10 40 Міцність брикету, МПа, через Після преса 1 7 14 (сирець) добу діб діб 4 5 6 7 3,6 4,1 5,2 6 5,8 7,5 10 15 4 5,5 8,5 17 3,5 5,4 8,7 13 4,3 6,5 7,4 13 Те ж саме 10 20 3,5 4,8 6,1 11,4 Дані табл. 1 свідчать, що міцність брикету із фосфогіпсу зростає при введенні зв'язки у 1,5-2 рази через 1-14 діб після пресування, динаміка зростання міцності брикетів на основі фосфогіпсу із зв'язкою свідчить про те, що відбувається процес твердіння матеріалу. В табл. 2 представлені властивості цементу лабораторного помелу на базі клінкеру Здолбунівського цементного заводу. В цемент вводили фосфогіпс і природний гіпсовий камінь, які забезпечували вміст SО3 в межах вимог стандарту - 1,5-3,5%. Таблиця 2 Властивості цементів з добавками фосфогіпсу і природного гіпсового каменю Цементнопісчаний ВЦ , мм початок кінець розчин РК 4 5 6 Тужавлення, год/хв Тонкість помелу R008,% Норм, густота % 2 3 9 25 1-50 4-20 0,45 110 Клінкер + гіпс.камінь (1,5%SO3) 6 27 1-40 4-50 0,44 115 Клінкер + фосфогіпс (1,5...3,5%SО3) 6 26...27 1-40 ... 3-30 4-50 ... 6-10 6 29 0...15 1-40 8 26 2-00 8 26 8 26 згин Міцність, МПа, стиск 28 2 доби 7діб діб 7 8 9 Склад цементу 1 Клінкер + гіпс.камінь (3,5%SO3) Клінкер + фосфогіпс (0,5%SO3) Клінкер + фосфогіпс (2%SО3) Клінкер+ фосфогіпс (2%SО3), 2% цементу в фосфогіпсі Клінкер + фосфогіпс (2%SО3),2% цементу в фосфогіпсі 0,43 114 5,8 20,8 5,9 18,9 & 5,9... 6,6 & 18,9... 20,1 8,04 23,73 8,5 22,5 7,5... 8,5 22,5 3-50 0,43 113 6,1 215 , 7,3 24,1 1-20 3-15 0,43 109 6,5 24,8 7,64 28,6 2-30 5-10 0,44 110 6,2 215 , 7,3 24,9 Дані табл. 2 свідчать, що фосфогіпс уповільнює тужавлення цементу в межах вимог стандарту ДСТУБ В.2.746-96 і забезпечує належну міцність цементу і може замінити природний гіпсовий камінь. Оптимальна кількість фосфогіпсу в цементі становить в перерахунку на SO3 - 1,5...2%. Цемент, отриманий помолом клінкеру із брикетованим; фосфогіпсом (з добавкою в брикет 2% вапна або 2% цементу) також відповідає стандартним вимогам до якості. Виготовлення брикетованого фосфогіпсу з нейтралізацією шкідливих домішок добавками в'яжучих значно підвищить споживчі властивості фосфогіпсу як штучного замінника гіпсового каменю у виробництві цементу.