Спосіб одержання пластифікатора бетонних сумішей і цементного шламу

Винахід відноситься до способів одержання водорозчинних солей сульфокислот, які одержують сульфуванням низькомолекулярного алкілфенольного залишку, відходу виробництва імідної присадки, і є ефективним суперпластифікатором бетонних сумішей і/або розріджувачем цементного шламу і може бути використаний в нафтопереробній промисловості та промисловості будівельних матеріалів. З відомих способів одержання суперпластифікатора найбільш близький за технічною суттю є спосіб одержання пластифікатора бетонних сумішей і цементного шламу, який передбачає сульфування фракції 200 - 400°C продуктів каталітичного крекінгу або піролізу нафтової сировини 103 - 113% - ною сірчаною кислотою при 40 - 95°C при співвідношенні ароматичні вуглеводні : сірчана кислота - 1 : (1 - 1,5)моль, поглинання сірчистого газу лужним агентом, розбавлення суміші сульфокислоті непрореагованої сировини водою від промивання непрореагованої сировини в кількості (0,25 - 0,5) : 1мас.ч. сульфомаси, розділення непрореагованої сировини і розбавлених водою сульфопродуктів, поліконденсацію розбавлених водою сульфопродуктів з формальдегідом при 95 - 100°C та нейтралізацію 45% - ним водним розчином суміші гідроксиду натрію і сульфіту натрію [2]. Недоліком способу одержання суперпластифікатора є багатостадійність процесу, використання для сульфування олеуму, підвищена температура поліконденсації, низькі пластифікуючі властивості - незначне збільшення міцності бетону при введенні добавки в порівнянні із зразком без добавки. В основу винаходу покладено спосіб одержання суперпластифікатора бетонних сумішей і цементного шламу, в якому, використовуючи відходи виробництв: алкілфенольного залишку і кислого гудрону очистки парафінів, забезпечується одержання пластифікуючої добавки до бетонів і сировинного цементного шламу, яка дозволяє збільшити міцність бетонів на стиск, збільшити рухливість цементного шламу і вирішує проблему утилізації шкідливих для навколишнього середовища багатотоннажних відходів виробництв. Алкілфенольний залишок, відхід виробництва імідної присадки нераціонально використовується, як додаток до котельного палива. Кислий гудрон сірчанокислотної очистки парафінів складується в ставки, або ж спалюється з метою одержання сірчаної кислоти. В обох випадках відбувається значне забруднення навколишнього середовища. Поставлене завдання вирішується тим, в способі одержання пластифікатора бетонних сумішей і цементного шламу шляхом сульфування, розбавлення сульфомаси, поліконденсації з формальдегідом і нейтралізації лужним агентом, згідно з винаходом як вихідну сировину використовують алкілфенольний залишок, відхід виробництва імідної присадки, а сульфування проводять кислим гудроном очистки парафінів або 96% - ною сірчаною кислотою в співвідношенні алкілфенольний залишок : сірчана кислота 1 : (1 1,5)моль при температурі 50 - 70°C, сульфомасу розбавляють водою в співвідношенні сульфомаса : вода = 1 : 0,5м.ч. і поліконденсують формальдегідом при температурі 70 - 90°C у співвідношенні сульфомаса : формальдегід 1 : 1моль і нейтралізують 40% - ним водним розчином гідроксиду натрію. Одержання суперпластифікатора бетонних сумішей і/або розріджувача цементного шламу з високими пластифікуючими властивостями: високими значеннями міцності бетону на стиск і рухливістю цементного шламу досягається використанням в якості сировини низькомолекулярного алкілфенольного залишку, відходу виробництва імідної присадки, а також кислого гудрону очистки парафінів, якій містить до 18мас.% активної речовини нафтових сульфокислот з еквівалентною молекулярною масою 350 - 450. Використання вказаних компонентів дозволяє знизити температуру та час проведення процесу. Спосіб здійснюється таким чином. Алкілфенольний залишок і 96% - ну сірчану кислоту або кислий гудрон змішують при співвідношенні алкілфенольний залишок : сірчана кислота рівному 1 : (1 - 1,5)моль при температурі 50 - 70°C одержану сульфомасу розбавляють водою у співвідношенні сульфомаса : вода рівному 1 : 0,5м.ч., розбавлену сульфомасу поліконденсують формаліном при співвідношенні сульфомаса : формальдегід рівному 1 : 1моль при температурі 70 - 90°C, а потім нейтралізують 40% ним водним розчином гідроксиду натрію. В пропонованому способі використовують алкілфенольний залишок виробництва імідної присадки, який містить мас.%: фенолу - 1,5 - 14; третбутилфенолу - 0,8 - 16,6, третамілфенопу - 0,4 - 13,7, дитретбутилфенолу - 1,5 - 22,4, тритретбутилфенолу 0,8 10,5, третгексилфенолу - 0,6 - 15,1, триізобутилену - 0,5 - 18,6 і незначну кількість неіндифікованих алкілфенолів з низькою молекулярною масою. Молекулярна маса алкілфенольного залишку складає 185. Кислий гудрон очистки парафінів містить мас.%: сірчаної кислоти - 75 - 85, сульфокислот 13 - 21, парафінів - 0,4 - 0,6. Приклад 1. В трьохгорлу колбу ємністю 500мл, обладнану пристроєм для перемішування, яка знаходиться в водяній бані поміщають 100г алкілфенольного залишку, до якого при 50°C і перемішуванні на протязі 60хв додають 55г сірчаної кислоти. В результаті одержують 155г сульфомаси, до якої при 50°C і перемішуванні на протязі 60хв додають 77г води і одержують 232г суміші. До суміші при 70°C і перемішуванні на протязі 60хв додають 41г розчину формаліну і одержують 273г поліконденсованої суміші. Одержану суміш нейтралізують 40% - ним водним розчином гідроксиду натрію (64г) до pH = 7 і одержують 337г продукту, який містить мас.%: активної речовини в перерахунку на сухий продукт 66,1; води 63,4; золи на сухий продукт 38,1. pH 2,5% - ного водного розчину зразка 7. Одержаний продукт випробовують на предмет пластифікуючої добавки до бетонних сумішей і розріджувача цементного шламу. Для випробовування на предмет пластифікуючої добавки до цементного розчину продукт вводять в кількості 0,5% від маси цементу. Для випробовування використовують цемент марки 400. При цьому на 1ч цементу беруть 3ч піску, підтримуючи водоцементне відношення рівне 0,4. В результаті випробовувань одержують осідання конусу 24см, міцність бетону через 28 діб 48,1МПа. Для випробовування продукту як розріджувача цементного шламу, продукт вводять в кількості 1,05% від маси цементу. Текучість цементного шламу складала 110мм. Приклад 2. В умовах прикладу 1 100г алкілфенольного залишку перемішують на протязі 60хв при 60°C з 69г сірчаної кислоти, потім додають 84г води і одержують 253г суміші. До реакційної суміші при 80°C і перемішуванні на протязі 60хв. додають 41г формаліну і одержують 294г суміші. Після нейтралізації в умовах прикладу 1 одержують 375г продукту, який містить мас.%: активної речовини в перерахунку на сухий продукт 62,5, води 55,6, золи в перерахунку на сухий продукт 34,1 pH 2,5% - ного водного розчину 8. Продукт водорозчинний. Одержаний продукт застосовують в якості пластифікуючої добавки, як в прикладі 1 в кількості 0,5% від маси цементу. Осідання конусу 23см, міцність 48,2МПа. Введення зразку в кількості 0,52% від маси цементу підвищує текучість цементного шламу до 80мм. Приклад 3. В умовах прикладу 1 100г алкілфенольного залишку перемішують на протязі 60хв при 70°C з 83г сірчаної кислоти, потім додають 91г води і одержують 274г реакційної суміші. До 274г реакційної суміші при 90°C на протязі 60хв додають 39г формаліну і одержують 313г суміші. Після нейтралізації в умовах прикладу 1 одержують 410г продукту, який містить мас.%: активної речовини в перерахунку на сухий продукт 63,4, води 57,4, золи в перерахунку на сухий продукт 35,1 pH 2,5% - ного водного розчину 8. Продукт водорозчинний. Одержаний продукт випробовують як пластифікуючу добавку до цементного розчину в кількості 0,5% до маси цементу. Випробування проводять, як в умовах прикладу 1. Осідання конусу складає 25см, міцність через 28 діб дорівнює 48,5МПа. Текучість цементного шламу 106мм. Приклад 4. В умовах прикладу 1 100г алкілфенольного залишку перемішують на протязі 60хв при 60°C з 41г сірчаної кислоти, потім додають 70г води і одержують 211г реакційної суміші. До 211г реакційної суміші при 80°C і перемішуванні на протязі 60хв додають 40г формаліну і одержують 251г суміші. Після нейтралізації в умовах прикладу 1 одержують 299г продукту. Утворюється тверда водонерозчинна маса. Приклад 5. В умовах прикладу 1 100г алкілфенольного залишку перемішують на протязі 60хв при 60°C з 110г сірчаної кислоти, потім додають 105г води і одержують 325г реакційної суміші. До 325г реакційної суміші при 80°C і перемішуванні на протязі 60хв додають 40г формаліну і одержують 365г суміші. Після нейтралізації в умовах прикладу 1 одержують 485г суміші, яка розділяється на два шари з виділенням водно-сольового розчину 194г і цільового продукту 291г. Приклади 6 - 9. Проведені аналогічно умовам прикладів 1 - 5, тільки замість сірчаної кислоти був використаний кислий гудрон від очистки парафінів. Мольні співвідношення алкілфенольний залишок : сірчана кислота кислого гудрону - 1 : 1; 1 : 1,25; 1 : 1,5; 1 : 0,75; 1 : 2; як і в прикладах 1 - 5. Продукти одержані за прикладами 6 - 8 є водорозчинними і мають дещо вищий вміст активної речовини в перерахунку на сухий продукт, відповідно 67,8; 67,2; 66,4мас.%, дещо кращі пластифікуючі властивості, міцність на стиск 48,7; 49,1 і 49,4МПа відповідно, а осідання конусу складає 26, 25, 25см відповідно. Текучість цементного шламу зразків 6 - 8 складає 115, 120, 118. За прикладом 9 продукт водонерозчинний, як і за прикладом 4. За прикладом 10 продукт розшаровується, як і в прикладі 5. Як видно із табл.3, введення пластифікуючої добавки до бетонної суміші в кількості 0,5% до маси цементу приводить до збільшення осідання конусу від 2см до 23 - 26см, збільшення міцності бетону через 28 діб від 41,6 до 48,1МПа. Введення пластифікуючої добавки в кількості 1,05% від маси цементу приводить до збільшення текучості цементного шламу від 68мм до 110 120мм (табл.4).