RU2813085C1 - Способ получения вяжущего строительного материала - Google Patents
Способ получения вяжущего строительного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813085C1 RU2813085C1 RU2023124820A RU2023124820A RU2813085C1 RU 2813085 C1 RU2813085 C1 RU 2813085C1 RU 2023124820 A RU2023124820 A RU 2023124820A RU 2023124820 A RU2023124820 A RU 2023124820A RU 2813085 C1 RU2813085 C1 RU 2813085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- grinding
- production
- portland cement
- industrial waste
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000004035 construction material Substances 0.000 title abstract 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 description 1
- 239000011045 chalcedony Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к способам получения вяжущих и может найти применение в производстве строительных материалов и в строительстве. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении вяжущего с повышенными прочностными свойствами. Технический результат достигается в способе получения вяжущего строительного материала, включающем смешивание и совместный помол портландцемента и промышленного отхода, причем промышленный отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА) и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении 3:1:1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%: портландцемент 84,0-86,0, указанный промышленный отход 14,0-16,0, а совместный помол ведут до удельной поверхности 6400 см2/г с получением частиц размером 3,4-3,6 мкм с добавлением при помоле суперпластификатора Melflux 1641 сверх 100% - 0,16%. 8 табл.
Description
Изобретение относится к способам получения вяжущих и может найти применение при производстве строительных материалов.
Известен ряд способов получения вяжущих, включающий усреднение и совместный помол основного компонента с различными техногенными отходами промышленности, недостатком которых являются низкие прочностные свойства вяжущего.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения цемента [Патент РФ №2497767], включающий смешивание и совместный помол портландцементного клинкера с гипсом и активной минеральной алюминий-кремнийсодержащей добавкой, в качестве активной минеральной добавки используют техногенные термообработанные алюминий-кремнийсодержащие отходы переработки минерального сырья в виде золы- уноса ТЭС от сжигания углей, термообработанной при 950-1050°С и/или в виде золы терриконов - горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений, термообработанной при 600-850°С, которые подают на смешивание в количестве 5-25% от веса клинкера.
Недостатком аналога являются низкие прочностные свойства вяжущего.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении вяжущего с повышенными прочностными свойствами.
Технический результат достигается тем, что способ получения вяжущего строительного материала, включающий смешивание и совместный помол портландцемента и промышленного отхода, причем промышленный отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА) и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении 3:1 :1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас. %: портландцемент 84,0-86,0, указанный промышленный отход 14,0-16,0, а совместный помол ведут до удельной поверхности 6400 см2/г с получением частиц размером 3,4-3,6 мкм с добавлением при помоле суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%.
Предложенный способ отличается от прототипа тем, что промышленный отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА) и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении 3:1 :1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас. %: портландцемент 84,0-86,0, указанный промышленный отход 14,0-16,0, а совместный помол ведут до удельной поверхности 6400 см2/г с получением частиц размером 3,4-3,6 мкм с добавлением при помоле суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%.
Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.
Таблица 1
| Известный способ – Патент РФ №2497767 «Способ получения цемента» |
Предлагаемый способ |
| Смешивание и совместный помол портландцементного клинкера с гипсом с добавлением добавки в виде техногенных термообработанных алюминий-кремнийсодержащих отходов переработки минерального сырья в виде золы- уноса ТЭС от сжигания углей, термообработанной при 950-1050°С и/или в виде золы терриконов - горелой породы шахтных отвалов угольных месторождений, термообработанной при 600-850°С, которые подают на смешивание в количестве 5-25% от веса клинкера. | Смешение и совместный помол портландцемента и смеси, состоявшей состоящую из отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1 :1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс. %, которую домалывают совместно с портландцементом до удельной поверхности 6400 см2/г с получением частиц размером 3,4-3,6 мкм с добавлением суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%. |
| Прочность на сжатие (МПа) 39,20-45,24 |
Прочность на сжатие (МПа) 64,2-66,8 |
Экспериментально полученные параметры помола и механоактивации смеси представлены в таблице 2.
Таблица 2
Время помола до удельной поверхности 6400 см2/г компонентов вяжущего
| Наименование мельницы | Время помола, час |
| Шаровая фарфоровая мельница с уролитовыми шарами | 4,0 |
| Цетробежно-планетарная мельница | 0,25 |
Оптимальные соотношения компонентов вяжущих, полученных экспериментальным путем, представлены в таблице 3.
Таблица 3
| Вяжущее, масс. % | Отходы ванадиевого производства / обогащения железистых кварцитов КМА / отходы производства санитарно-строительной керамики, (массовые части) | Содержание компонентов, масс. % | Прочность на сжатие, МПа |
| 90 | 3:2:1 | 10 | 48,6 |
| 88 | 12 | 50,8 | |
| 86 | 14 | 52,1 | |
| 84 | 16 | 49,5 | |
| 90 | 3:1:1* | 10 | 58,4 |
| 88 | 12 | 64,2* | |
| 86* | 14* | 66,8 * | |
| 84* | 16* | 59,6 | |
| 90 | 3:1:2 | 10 | 47,7 |
| 88 | 12 | 49,7 | |
| 86 | 14 | 51,6 | |
| 84 | 16 | 48,5 | |
| * – оптимальный вариант | |||
В качестве исходного материала брали портландцементный клинкер производства ОАО «Сребряковцемент» марки ЦЕМ II/A 42,5Н (ГОСТ 31108-2016) с удельной поверхностью 3200 см2/г следующего химического состава (таблица 4).
Химический состав отхода ванадиевого производства представлен в таблице 5 (Бессмертный В.С., Здоренко Н.М., Черкасов А.В., Варфоломеева С.В., Бондаренко М.А., Макаров А.В., Платов Ю.Т., Платова Р.А. Возможность использования в технологии стеновой керамики отходов ванадиевого производства // Стекло и керамика. 2022. Т. 95, № 7. С. 43 – 50).
Таблица 4
Химический состав портландцемента
| CaO | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | MgO | SO3 | R2O | п.п.п. |
| 62,44 | 21,29 | 5,72 | 3,37 | 2,09 | 2,83 | 1,21 | 1,10 |
Таблица 5
Химический состав отхода ванадиевого производства
| п.п.п./ прочее | Массовое содержание, % | ||||||
| SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | V2O5 | Mn2O3 | SO3 | |
| 1,13/0,06 | 3,22 | 0,41 | 36,93 | 5,03 | 2,81 | 17,39 | 33,02 |
Химический состав отхода обогащения железистых кварцитов КМА представлен в таблице 6 (Бессмертный В.С., Минько Н.И., Дюмина П.С., Соколова О.Н., Бахмутская О.Н., Симачев А.В. Получение лицевого кирпича методом плазменной обработки с использованием сырья техногенных месторождений// Стекло и керамика, 2008, №1. С. 17-19).
Таблица 6
Химический состав отхода обогащения железистых кварцитов КМА
| п.п.п./ прочее | Массовое содержание, % | |||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | FeO | CaO | MgO | К2О | Na2O | SO3 | P2O3 | |
| 5,19 | 66,19 | 9,51 | 9,06 | 6,44 | 3,70 | 4,08 | 0,69 | 0,51 | 0,16 | 0.11 |
Химический состав отхода производства санитарно-строительной керамики представлен в таблице 7 (Бессмертный В.С., Минько Н.И., Дюмина П.С., Соколова О.Н., Бахмутская О.Н., Симачев А.В. Получение лицевого кирпича методом плазменной обработки с использованием сырья техногенных месторождений// Стекло и керамика, 2008, №1. С. 17-19).
Таблица 7
Химический состав отхода производства санитарно-строительной керамики
| п.п.п./ прочее | Массовое содержание, % | ||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | FeO | CaO | MgO | К2О | Na2O | SO3 | |
| 6,92 | 65,15 | 25,98 | 0,3 | - | 0,53 | 0,36 | 1,05 | 0,6 | следы |
В процессе совместного помола происходит домалывание компонентов и механоактивация частиц смеси, состоявшей из отходов ванадиевого и керамзитового производств, что приводит к протеканию твердофазных реакций за счет увеличения поверхностной и внутренней энергии всех частиц и смещения лимитирующей стадии из диффузионной области в кинетическую, что ускоряет процесс аморфизации кристаллических фаз, а при затворении водой увеличивает количество гидратных фаз на 10-15% и повышает качество конечного продукта при снижении времени помола в 7 раз, уменьшая энергоемкость получения вяжущего.
Пример:
В центробежно-планетарную мельницу загружали портландцемент в количестве 86% смесь из отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов КМА и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении компонентов 3:1 :1 соответственно, в количестве 14,0-16,0 масс. % и производили дополнительный помол смеси до удельной поверхности 6400 см2/г с добавлением суперпластификатора «Melflux 1641» сверх 100% - 0,16%. Размеры частиц смеси, состоявшей из отходов ванадиевого и керамзитового производств, и портландцементного клинкера составляли 3,4-3,6 мкм. Время помола составляло 15 минут.
Параметры работы центробежно-планетарной мельницы «Санд» были следующие: скорость вращения барабана 325с-1; материал мельницы и шаров – халцедон.
Смесь извлекали и формовали образцы в виде кубиков 30х30х30 мм при водоцементном соотношении (В/Ц) 0,23. После твердения на воздухе в течение 24 часов кубики извлекали из формы и подвергали тепловлажностной обработке в пропарочной камере LOIP в течение 6 часов при температуре 85ºС, а затем осуществлялось твердение образцов на воздухе в течении 28 суток.
Размер частиц отхода ванадиевого производства, отхода керамзитового производства и портландцемента влиял на прочностные характеристики конечного продукта и удельную поверхность (таблица 3).
Как видно из таблицы 8, оптимальное время помола составляло 15 минут. При увеличении времени помола до 20 минут удельная поверхность увеличивалась незначительно, а энергозатраты на помол увеличивались на 25%. При времени помола 10 минут – удельная поверхность по сравнению с оптимальными параметрами, снижалась до 6200 мм2/г, а средний размер частиц лежал в пределах 5,0-7,0 мкм, что существенно снижало марочность вяжущего материала менее марки вяжущего материала М400.
Таблица 8
Влияние времени помола на удельную поверхность и размер частиц
| № | Время помола, мин | Удельная поверхность, см2/г | Размер частиц, мкм |
| 1. | 7 | 5800 | Более 10 |
| 2. | 10 | 6200 | 5,0-7,0 |
| 3. | 15* | 6400* | 3,5-3,6* |
| 4. | 20 | 6450 | 3,4 |
• - оптимальные параметры
Дисперсность измельченных частиц исходного портландцементного клинкера, отхода ванадиевого производства, отхода керамзитового производства и смеси после дополнительного помола определяли на лазерном анализаторе размеров частиц ANALYSETTE 22 Nano Tecplus. Прочность на сжатие кубиков проводили на гидравлическом прессе ПМГ-100 МГ4. Средняя прочность пяти образцов составляла 62,2 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.
Claims (3)
- Способ получения вяжущего строительного материала, включающий смешивание и совместный помол портландцемента и промышленного отхода, отличающийся тем, что промышленный отход представляет собой смесь отходов ванадиевого производства, отходов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (КМА) и отходов производства санитарно-строительной керамики при соотношении 3:1:1 при следующем соотношении компонентов вяжущего, мас.%:
-
портландцемент 84,0-86,0 указанный промышленный отход 14,0-16,0, - а совместный помол ведут до удельной поверхности 6400 см2/г с получением частиц размером 3,4-3,6 мкм с добавлением при помоле суперпластификатора Melflux 1641 сверх 100% - 0,16%.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813085C1 true RU2813085C1 (ru) | 2024-02-06 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2119897C1 (ru) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Цемент |
| RU2002116458A (ru) * | 2002-06-18 | 2003-12-20 | Александр Фёдорович Симурин | Вяжущее |
| RU2373163C1 (ru) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Сибгатуллин Ильгизар Раифович | Цемент низкой водопотребности и способ его получения |
| RU2497767C1 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") | Способ получения цемента |
| JP2015156113A (ja) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | 情報処理装置、及び、物体検出方法 |
| RU2705838C1 (ru) * | 2019-05-06 | 2019-11-12 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Ванадий Тула" | Шихта гранулированная ванадийсодержащая для окислительного обжига |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2119897C1 (ru) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Цемент |
| RU2002116458A (ru) * | 2002-06-18 | 2003-12-20 | Александр Фёдорович Симурин | Вяжущее |
| RU2373163C1 (ru) * | 2008-05-15 | 2009-11-20 | Сибгатуллин Ильгизар Раифович | Цемент низкой водопотребности и способ его получения |
| RU2497767C1 (ru) * | 2012-03-20 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "БайкAL") | Способ получения цемента |
| JP2015156113A (ja) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | 情報処理装置、及び、物体検出方法 |
| RU2705838C1 (ru) * | 2019-05-06 | 2019-11-12 | Акционерное общество "ЕВРАЗ Ванадий Тула" | Шихта гранулированная ванадийсодержащая для окислительного обжига |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Е.А. Ермолович. Утилизация отходов ванадиевого производства в плотных смесях для закладки выработанного пространства, Горный информационно-аналитический бюллетень, N4, 2011 г. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1701047A (zh) | 飞灰的处理方法 | |
| KR101708214B1 (ko) | 친환경 레미콘 조성물 및 그 제조방법 | |
| Cizer et al. | Carbonation and hydration of mortars with calcium hydroxide and calcium silicate binders | |
| CN112919874A (zh) | 一种含多种固体废弃物的水泥基充填材料及其制备方法和应用 | |
| EP4077234A1 (fr) | Procédé de fabrication de ciments sursulfatés | |
| RU2371402C2 (ru) | Способ производства цемента с минеральной добавкой | |
| Lăzărescu et al. | Parameters affecting the mechanical properties of fly ash-based geopolymer binders–experimental results | |
| EP3830053B1 (fr) | Utilisation d'une argile pour la préparation d'un matériau pouzzolanique | |
| RU2813085C1 (ru) | Способ получения вяжущего строительного материала | |
| RU2820103C1 (ru) | Способ получения композиционного вяжущего на основе отходов промышленности | |
| RU2815130C1 (ru) | Способ получения вяжущего материала | |
| RU2096375C1 (ru) | Способ производства сырьевой смеси для изготовления силикатного кирпича | |
| CA3221121A1 (fr) | Adjuvant pour augmenter les resistances mecaniques a court terme d'une composition hydraulique a teneur reduite en clinker | |
| RU2813563C1 (ru) | Способ получения вяжущего | |
| RU2452703C2 (ru) | Золоцементное вяжущее (зольцит) на основе кислых зол тепловых электростанций | |
| RU2829611C1 (ru) | Способ получения композиционного вяжущего на основе техногенных отходов промышленности | |
| RU2810352C1 (ru) | Вяжущее | |
| RU2808361C1 (ru) | Шихта для производства вяжущего | |
| Mamat et al. | Hydrochloric acid based pre-treatment on paper mill sludge ash as an alternative source material for geopolymer | |
| RU2814674C1 (ru) | Способ получения вяжущего на основе техногенных отходов | |
| RU2821085C1 (ru) | Способ получения вяжущего на основе техногенных отходов | |
| RU2811119C1 (ru) | Вяжущее на основе промышленных отходов | |
| EP1367032A1 (fr) | Liant hydraulique résultant du mélange d'un liant sulfatique et d'un liant à caractère pouzzolanique | |
| Bilek et al. | Effect of curing environment on length changes of alkali-activated slag/cement kiln by-pass dust mixtures | |
| RU2811162C1 (ru) | Композиционный вяжущий материал |