Спосіб виготовлення белітового цементу

Реферат: UA 116655 U UA 116655 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівельних матеріалів, а саме до способу виготовлення клінкера з наступним отриманням цементу. Відомі способи одержання цементного клінкеру в обертових печах, коли з боку холодного кінця в піч подається сировинний шлам або сировинна мука, а з боку гарячого кінця в піч через форсунку вдувається тонко подрібнений вапняк або гранульований доменний шлак [авторські свідоцтва СРСР №693099, №704920, №90876]. Основним недоліком наведених відомих способів є те, що згадані способи подачі сировинної добавки не передбачають суттєвого підвищення годинної продуктивності обертових печей та різкого росту гідравлічної активності клінкеру і цементу. З рівня техніки також відомо спосіб виготовлення портландцементного клінкеру, що включає підготовку цементної сировинної суміші з карбонатного, алюмосиликатного і залізистого інгредієнтів, її випал до спікання у обертовій печі, охолодження отриманого клінкеру і його спільний помел з гіпсовим компонентом [Бутт Ю.М. и др. Химическая технология вяжущих материалов. Учебник для ВУЗов. Под ред. В.В.Тимашева. М: Высшая школа, 1980, 472 с]. Для цього загальновідомого технічного рішення, що визначає традиційний рівень техніки, характерні: 1) невисока продуктивність печей; 2) підвищені витрати палива на випал зазначеного портландцементного клінкеру; 3) високе пилоутворення при випалюванні цементної сировинної суміші в зв'язку з підвищеним вмістом в ній (72-78 % маси) карбонатного інгредієнта (СаСО3), частинки якого в процесі видалення з них СО 2 нерідко вибухають і утворюють пил (фракцію частинок розміром менше 0,1 мм) в кількості приблизно однієї п'ятої частини маси карбонатного інгредієнта, а також: 4) низька ступень розмелювання зазначеного клінкеру, що визначає знижену продуктивність цементних млинів, і 5) невисока гідравлічна активність зазначеного клінкеру, що виявляється також в уповільненому твердінні виготовленого з нього портландцементу в початкові терміни твердіння, а саме протягом 1-3 діб. Ці явища обумовлені високим рівнем розрахованої за рівнянням С. Арреніуса енергії активації (більш 1880 кДж / моль) і тривалим індукційним періодом реакцій отримання найбільш важливого клінкерної мінералу - трикальцієвого силікату (аліту) у випалюваному матеріалі, в зоні спікання клінкервипалювальних печей, причому чим довше цей період, тим нижче швидкість гідратації цього мінералу і нижче міцність цементного каменю. Відомий спосіб виготовлення белітового портландцементного клінкеру, що включає підготовку цементної сировинної суміші з карбонатного, алюмосиликатного і залізистого інгредієнтів, її випал до спікання у обертовій печі, охолодження отриманого белітового клінкеру і його спільний помел з гіпсовим компонентом який характеризується тим, що випал зазначеної сировинної суміші ведуть з суттєвою економією технологічного палива яка досягається шляхом недовипалювання клінкеру [Торопов Н.А. Химия цемента. М.: Госстройиздат, 1956, - С. 70] прототип. Однак у недовипаленому клінкері, поряд зі згаданими основними клінкерними мінералами, зберігаються домішки, такі як двокальцієвий ферит (C 2F), монокальцієвий ферит (CF), що знижують показники міцності цементу і довговічність бетону, зазначені домішки називають маргінальними фазами, оскільки вони не несуть корисних функцій, а лише даремно витрачають оксиди алюмінію і заліза, а також теплову енергію. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого способу отримання белітового цементу, в якому за рахунок змінення деяких технологічних операцій забезпечується інтенсивність та скорочення процесу отримання белітового цементу, який супроводжується значним зниженням питомої витрати палива. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі отримання белітового цементу, який включає підготовку цементної сировинної суміші з карбонатного та залізистого інгредієнтів, її випал до спікання у обертовій печі, охолодження отриманого белітового клінкеру і його спільний помел з гіпсовим компонентом, новим є те, що як карбонатний інгредієнт використовують крейду, як залізистий - базальт, у співвідношенні 1:3, причому первинний помел сировинної суміші виконують у шаровій дробарці з додаванням 0,15 % від загальної ваги сировинної суміші сульфіно-спиртової барди, а процес клінкероутворення завершують при t=1350-1400 °C з наступним помелом отриманого клінкера до досягнення питомої поверхні 2 4000-5000 см /г. Спосіб здійснюється наступним чином. Проводять підготовку цементної сировинної суміші з карбонатного та залізистого інгредієнтів, де як карбонатний інгредієнт використовують крейду, як залізистий - базальт, у співвідношенні 1:3. Базальт - вивержена, доволі поширена гірська порода на теренах України, яка характеризується вмістом оксидів заліза, має постійний хімічний склад і низьку температуру плавлення. Сировинну суміш розмелюють у шаровому млині, причому базальт у згаданій 1 UA 116655 U 5 10 15 20 25 сировинній суміші виконує дві функції, по-перше, є абразивом, тобто прискорює дроблення крупних частинок крейди, по-друге він є залізистим інгредієнтом суміші. Для інтенсифікації помелу сировинної суміші, до його початку, у сировинну суміш додають 0,15 % сульфіноспиртової барди (СДБ) від загальної її ваги. Далі суміш випалюють до спікання у обертовій печі і отримують белітовий клінкер. Вже при 1000 °C відмічається висока швидкість зв'язування крейди, що пояснюється наявністю великої кількості вільних реакційно здатних оксидів. При t=1300 °C створюються умови для появи високоосновних силікатів. Процес клінкероутворення завершують при t=1350-1400 °C, що зменшує енерговитрати (питомі витрати палива 3 знижуються з 110,0 до 95,4 нм /т). Отриманий белітовий клінкер з додаванням 4-6 % гіпсу 2 подають у шаровий млин, де він подрібнюється до досягнення питомої поверхні 4000-5000см /г. Отриманий у такий спосіб белітовий клінкер, точніше його основний компонент двокальцієвий силікат - беліт - C2S-2СаОSiO2, досліджувався багатьма сучасними методами, зокрема електронно-мікроскопічнім. Згадані дослідження двокальцієвого силікату, який твердів у воді один рік, свідчать про процес збиральної рекристалізації, що призводить до його омонолічування. Електронно-мікроскопічні дослідження белітового цементу, який містить 63,18 % C2S, підтверджують висновки, зроблені відносно досліджень чистого C 2S, тобто зростання міцності і омонолічування структури з часом твердіння. Таким чином заявлений спосіб дозволяє отримати белітовий цемент для розчинів, бетонів і залізобетонів, який має високу, зростаючу з часом, міцність, значну морозостійкість, водонепроникність, корозійну стійкість, низьке тепловиділення. Будівельні матеріали, створені на основі белітового портландцементу, мають широкий діапазон використання, починаючи від житлового будівництва, мостів, доріг і закінчуючи військовими наземними, підземними спорудами та захисними морськими прибережними об'єктами. Результати досліджень наведені у таблицях №№ 1-5. Таблиця 1 Межа міцності на стиск, твердіючих до 20 років кубів: 1,41*1,41*1,41 см Межа міцності на стиск, МПа через 5 років 10 років 93,0 95,0 3 роки 92,0 C2S 20 років 110,0 Таблиця 2 Фізико-механічні характеристики цементу Нормальна густина, % 23,8 Строки тужавлення, год. - хв. початок кінець 2-51 4-00 2 Питома поверхня см /г 4200 Таблиця 3 Коефіцієнт стійкості цементу до сульфатного середовища Розчин 0,3 % CaSO4 1 % MgSO4 5,3 % Na2SO4 Морська вода Час твердіння, місяці 3 6 0,96 0,96 1,01 0,97 1,02 1,00 1,01 1,00 1 1,00 1,17 1,03 1,02 12 0,96 1,01 0,99 0,97 Таблиця 4 Характеристики тепловиділення цементу 3 36 7 45 Час гідратації, доби 28 58 2 90 74 UA 116655 U Таблиця 5 Коефіцієнт морозостійкості цементу Кількість циклів 100 200 100 при стиску 1,54 200 при згині 1,71 1,56 1,60 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб отримання белітового цементу, який включає підготовку цементної сировинної суміші з карбонатного та залізистого інгредієнтів, її випал до спікання у обертовій печі, охолодження отриманого белітового клінкеру і його спільний помел з гіпсовим компонентом, який відрізняється тим, що як карбонатний інгредієнт використовують крейду, як залізистий базальт, у співвідношенні 1:3, причому первинний помел сировинної суміші виконують у шаровій дробарці з додаванням 0,15 % від загальної ваги сировинної суміші сульфіно-спиртової барди, а процес клінкероутворення завершують при t=1350-1400 °С з наступним помелом 2 отриманого клінкера до досягнення питомої поверхні 4000-5000 см /г. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3