Сульфо-глиноземистый клинкер, способ его получения и гидравлическое вяжущее, содержащее смесь клинкера

Номер патента: 29195

Опубликовано: 17.11.2014

Авторы: МАРКИ, Маурицио Илер, АЛЛЕВИ, Стефано

Есть еще 6 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) 04 7/32 (2006.01) 04 7/36 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к сульфоглиноземистому клинкеру с оптимальным временем хватывания и коротким периодом набора прочности на сжатие, содержащему смесь из следующих компонентов - сульфоалюминат кальция или С 4 А 3 в количестве более 50 т веса смеси, белит или С 2 в количестве т 2 до 23, 32 3 С СаХ 2 гдеявляется фтором или хлором, в количестве т 3 до 15, 11 А 7 СаХ 2, гдеявляется фтором или хлором, в количестве от 2 до 12, при этом фтор и хлор, оба, присутствуют в смеси, а компонент 25 отсутствует. Изобретение также относится к способу получения этого сульфоглиноземистого клинкера,а также к гидравлическому связующему, содержащему этот клинкер.(74) Тагбергенова Алма Таишевна Тагбергенова Модангуль Маруповна Касабекова Найля Ертисовна В последние годы уровень выбросов СО 2 в атмосферу значительно возрос и продолжает расти быстрыми темпами, оказывая существенное влияние на изменение климата. Выбросы цементной промышленности занимают значительную часть в составе этих выбросов, приблизительно 5 от них. По этой причине предпринимаются различные меры по снижению воздействия на окружающую среду процесса производства цементов. Предшествующий уровень изобретения Как правило, при изготовлении бетона используют гидравлические связующие,полученные из портландцементного клинкера. Эти клинкеры получают путем обжига тонко измельченной смеси известняка, глины, кремнезема(диоксида кремния) и оксидов железа до температуры выше 1400 С во вращающихся печах. Обожженная смесь или клинкер, который получают в виде твердых зерен, охлаждают и измельчают совместно с сульфатом кальция и другими минералами для изготовления гидравлического вяжущего или портландцемента. Реакционная способность портландцементов,прежде всего в отношении уменьшения сроков,связана с количеством алита, твердого раствора трехкальциевого силиката (обычно сокращенно 3) клинкера, содержание которого в известных цементах, как правило, составляет более 50, для соответствия спецификациям,описанным в законодательстве. Для получения этого клинкера исходная смесь должна содержать большое количество известняка. Выбросы СО 2, связанные с производством портландцемента, могут быть разделены на две основные категории выбросы, связанные с составом сырья и выбросы, присущие производственному процессу, связанному с потреблением энергии и топлива. Поэтому для уменьшения выбросов СО 2 необходимо снизить содержание известняка в сырье,тем самым ограничивается выход (в случае белитных цементов),или должны быть использованы системы,отличные от портландцемента. Взамен снижение потребления необходимой для производства энергии приведет к снижению температуры обжига или повышению эффективности процесса. В связи с этим рассматривались различные способы производства,такие,как применение минерализаторов,подходящих для уменьшения температуры образования клинкера. В этом случае также могут быть использованы системы, отличные от портландцементов. Недавно(Европейская академия исследования цементов) был издан документ,озаглавленный Современное развитие техники при производстве цементов Попытка заглянуть в будущее,разработанный по заказу(Инициатива по устойчивому развитию цементной отрасли), члена Всемирного Делового Совета по устойчивому развитию,который учитывает все в настоящее время известные 2 технологии, пригодные значительно сократить выбросы СО 2 при производстве цемента. Среди различных решений, цементы на основе сульфоалюмината кальция или , составляющие предмет настоящего изобретения, были признаны приемлемыми. В связи с этим, некоторые из стандартных сокращений,используемых в цементной промышленности, перечислены ниже, так как они используются в настоящем описании в качестве глоссария также со ссылкой на настоящее изобретение. Глоссарий С означает СаОозначает 2 А означает, 23 означает е 2 О 3 означает 3 Т означает Т 2 М означаетЭтот тип цемента, разработанный в Китае в течение 30 лет, характеризуется наличием компонента, определенного как сульфоалюминат кальция или С 4 А 3, также известного как соединение Клейна или . Другими присутствующими компонентами, как правило,являются 2, 4, СА, СА 2, С 12 А 7,и свободная известь. Исходным сырьем,используемым для приготовления , является источник извести(СаО), обычно известняк, источник сульфата (3),обычно природный гипс или побочные продукты других процессов, такие как фосфогипс, источник алюминия(23),обычно высоко или низкосортный боксит, в зависимости от содержания 23, каолин, или другие побочные продукты,такие как доменный шлак, летучая зола. Как правило,они производятся в обычных вращающихся печах. Предлагалось множество примеров производства сульфо-глиноземистых(сульфо-алюминатных) цементов для различных целей с использованием различного исходного сырья. Патент 3,155,526 описывает экспансивные вяжущие, производимые из сульфоглиноземистого клинкера, образованного С 4 А 3 и большим количеством СаО. Патент 4,798,628 описывает производство и применение сульфо- глиноземистого клинкера, особенно богатого оксидом алюминия,который содержит от 15-68 С 4 А 3, и существенное количество других компонентов глиноземистого цемента, таких как СА, СА 2 и 2. Содержание свободной извести поддерживается на уровне ниже 1. Патент 6,695,910 описывает получение сульфо-глиноземистого клинкера,содержащего более 55 С 4 А 3, более 10 белита(2) и менее 10(ангидрита), где содержание железа (е 2 О 3) удерживается на очень низком уровне (до 0,3) с целью получения светлого клинкера для использования в белом вяжущем. В этом случае содержание свободной извести также удерживается на очень низком уровне (менее 0,5). Кроме того, в этих случаях необходимо использовать высококачественный и высокосортный боксит для поддержания содержания кремнезема и железа на низком уровне. Температура обжига должна быть высокой (более 1300 С). Сульфо-глиноземистые клинкеры,разработанные СВМА (, Китайской Академией строительных материалов), регулируемые рядом национальных стандартов и также известные как третья серия цементов (, ), описаны Занг Л. и др. ( .) в обзоре Достижения в области исследований цементов , том 11, 1, 1999. Они обычно состоят из С 4 А 3, 2 и 4. В зависимости от содержания 4, клинкеры делятся на сульфоглиноземистые (4 от 3 до 10) и ферроглиноземистые (4 от 15 до 25). Исходным сырьем, как правило, являются бокситы с переменным содержанием железа в зависимости от типа продукта. В случае высокого содержания железа, производство этих клинкеров в обычных вращающихся печах усложняется из-за высокого плавления железа, которое вызывает образование отложений в печи, что приводит к полному их забиванию. Также известны сульфо-глиноземистые цементы,называемые сульфобелитными цементами, в которых содержание С 4 А 3 поддерживается на уровне ниже 50, что позволяет использовать меньше боксита или менее благородное сырье, такое как глина и каолин. В патенте 3,860,433 описывается цемент с высокой начальной прочностью и быстрым отвердеванием, содержащий от 20 до 40 С 4 А 3, от 10 до 35 С и белит (2), полученный с использованием каолина. Аналогично, патент 3,857,714 описывает сульфо-белитный цемент с составом,аналогичным составу по предыдущему патенту, но с более высоким содержанием железа, что приводит к образованию от 15 до 20 4. Эти цементы имеют аналогичные с портландцементом характеристики, поэтому не сопоставимы с китайскими цементами. Другой пример сульфо-белитного клинкера с высоким содержанием железа описан в патенте 2007/0266903 , где для преодоления проблемы медленного набора прочности цементов используют активатор, такой как бор, добавляемый к сырью в виде буры, для обеспечения стабилизации высокотемпературной альфа-формы белита,которая, согласно этому патенту, является более гидравлически активной. В этом случае в состав клинкера входят 10-20 4, 20-30 С 4 А 3, 1465 2, предпочтительно в альфа-форме. Более того, известны примеры использования отходов обработки в качестве сырья при полном или частичном замещении известняков, бокситов или гипса. Такие примеры описаны Арьюнан П. Другие примеры приведены Синг М. ( М.) в Журнале опасных материалов 157 (2000) стр. 106-113, в которых отходы производства удобрений используются в качестве замены гипса и летучей золы. Во всех этих случаях, учитывая низкое содержание оксида алюминия в сырье, можно только получить сульфо-белитные клинкеры с низким содержанием С 4 А 3 и, следовательно, с ограниченным использованием. Патент 6,113,684 также описывает клинкер,полученный при использовании фосфогипса в качестве сырья, но в любом случае содержащего боксит. Согласно этому патенту,использование фосфогипса позволяет получить клинкер, который одновременно содержит С 4 А 3,52 и 32 3 С СаХ 2, что делает этот клинкер более реакционноспособным, по сравнению с аналогом без фосфогипса. Однако и в этом случае реакционная способность клинкера является очень низкой, так как в соответствии с этим патентом, для того, чтобы получить гидравлическую активность,он должен быть смешан с, по меньшей мере, 60 портландцемента. В недавней статье Маррокколи и др. , представленной на 2-ой Международной Конференции по Технологиям устойчивых строительных материалов (2 .) (28-30 июня 2010 г. - Политехнический университет делле Марке (., описывается синтез сульфо-глиноземистого клинкера с использованием побочных продуктов производства алюминия при частичной или полной замене бокситов. Статья показывает, как таким образом увеличивается скорость образования С 4 А 3 и оптимальная температура синтеза этого компонента может быть уменьшена от 1350 до 1250 С. Полученный клинкер в основном состоит из С 4 А 3,2, ангидрита (С), 4, 52, С 3 А и С 12 А 7. Краткое изложение сущности изобретения Задачей настоящего изобретения является создание сульфо-глиноземистого(сульфоалюминатного) клинкера с высоким содержанием С 4 А 3 от 50 до 70, с оптимальным временем схватывания, быстрым развитием прочности и очень коротким периодом набора прочности на сжатие. Для решения этой задачи, а также достижения других преимуществ, которые будут описаны ниже,настоящее изобретение предлагает сульфоглиноземистый клинкер с оптимальным временем схватывания и набором прочности на сжатие за короткое время, содержащий смесь из следующих компонентов- сульфоалюминат кальция или С 4 А 3 в количестве более 50 от веса смеси,- белит или 2 в количестве от 2 до 23,- 32 3 С СаХ 2, гдеявляется фтором или хлором, в количестве от 3 до 15,- С 11 А 7 СаХ 2, гдеявляется фтором или хлором,в количестве от 2 до 12, 3 фтор и хлор, оба, присутствуют в смеси, а компонент 52 отсутствует. В предпочтительном варианте осуществления изобретения смесь содержит 32 3 С 2 и 1172. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения смесь содержит 32 3 С 2, С 11 А 7 СаС 12 и 1172. Тем не менее, смеси этих двух компонентов,каждая с переменным содержаниемили С 1,возможны, в любом случае при условии, что оба,фтор и хлор, вместе присутствуют в конечной смеси клинкера. В предпочтительном варианте клинкер в соответствии с изобретением содержит общее количество от 5 до 25 по весу указанных компонентов 3 С 2 3 С СаХ 2 и 1172. Клинкер в соответствии с изобретением может также содержать общее количество от 0,01 до 10 по весу одного или более следующих компонентов сульфат или ангидрит кальция (С), алюминаты кальция (СА, СА 2, 3), геленит (2), перовскит(СТ), титанат кальция железо (или ), мервинит(4 или 2). В предпочтительном варианте клинкер в соответствии с изобретением имеет следующий состав сульфоалюминат кальция или С 4 А 3 в количестве от 52 до 72, белит или 2 в количестве от 5 до 18 32 3 С СаХ 2, гдефтор, в количестве от 6 до 12, С 11 А 7 СаХ 2, гдехлор, в количестве от 2 до 8. Клинкер в соответствии с изобретением предпочтительно имеет следующий состав, в виде основных оксидов СаО в количестве 30-45, предпочтительно 3545 23 в количестве 20-35, предпочтительно 2733 е 2 О 3 в количестве от 0,1-5, предпочтительно 1-3 2 в количестве 5-10, предпочтительно 5-7 3 в количестве 10-18, предпочтительно 1215,и в виде вторичных оксидовв количестве от 0,1 до 6, предпочтительно 3-5 Т 2 в количестве от 0,1 до 3, предпочтительно 1-3 2 О в количестве от 0,05 до 1,предпочтительно 0,1-0,8 2 О в количестве от 0,05 до 1,предпочтительно 0,1-0,8 Р 2 О 5 в количестве от 0,05 до 0,5,предпочтительно 0,1-0,3 в количестве от 0,05 до 1,и может также содержать М. Фтор и хлор также присутствуют,распределенные в указанных компонентах 32 3 С СаХ 2 и С 11 А 7 СаХ 2. В конечном клинкере содержание фтора предпочтительно составляет от 0,01 до 1, более предпочтительно от 0,1 до 0,8. Содержание хлор 4 предпочтительно составляет от 0,01 до 1, более предпочтительно от 0,1 до 0,6. Их добавляют к исходной смеси в виде компонентов одного и того же используемого сырья,например, глинозема (оксида алюминия), или добавляют специально,например,в виде плавикового шпата (флуорита), хлорида кальция,хлорида натрия, хлорида калия или их смесей. Изобретение также относится к способу получения сульфо-глиноземистого клинкера, как определено выше,включающему стадии подвергания исходной смеси, включающей смесь без боксита, содержащую оксид алюминия, обжигу при температуре не выше 1200 С. Предпочтительно этот оксид алюминия поступает из процесса производства вторичного алюминия. Эта исходная смесь без бокситов, содержащая глинозем, может также содержать известняк,кремнезем (диоксид кремния), природный гипс. В соответствии с изобретением, клинкер может быть получен путем обжига исходной смеси, также содержащей одно или более веществ, выбранных из доломита, мергеля, глины, каолина, химического гипса, фосфогипса, фторгипса и флуорита. Указанную исходную смесь предпочтительно подвергают стадии предварительного прокаливания до обжига. В предпочтительном варианте осуществления изобретения на промышленном уровне, сырье надлежащим образом измельчают и смешивают, и затем подвергают обжигу во вращающейся печи. В другом варианте осуществления способ в соответствии с изобретением включает этапы, на которых указанную смесь обрабатывают а) измельчением известняка, кремнезема,природного гипса и глинозема до определенного распределения размеров зерен,б) смешиванием компонентов с водой с получением жидкого строительного раствора,с) сушкой этого раствора,г) подверганием высушенного строительного раствора указанной стадии предварительного прокаливания при 950 С,д) подверганием предварительно прокаленной смеси обжигу при температуре не выше 1200 С. В соответствии с изобретением, обжиг исходной смеси выполняют при температуре в пределах от 1000 до 1200 С. Выбор температуры обжига является основополагающим для возможности стабилизации, в конечном клинкере, компонентов,характеризующих клинкер по настоящему изобретению, в частности компонентов 32 3 С СаХ 2, без чрезмерного влияния содержания компонента С 4 А 3. 32 3 С СаХ 2,определенный как флуореллестадит или хлореллестадит в зависимости от того, является лифтором или хлором,стабилизируют в присутствии фтора или хлора и сульфатов. Флуореллестадит является компонентом со структурой, сходной с апатитом, устойчивым вплоть до температуры 1240 С, при которой он плавится неустойчиво с образованием 2 и жидкости. В результате могут образовываться твердые растворы с компонентом тернесит,имеющим формулу 52, также называемым сульфоспурритом,сульфированным аналогом компонента силикокарнотита. Этот компонент обычно присутствует в сульфо-глиноземистом клинкере. В соответствии с изобретением, контролируемые условия температуры обжига и присутствие галогенов в смеси (фтора и/или хлора) позволяют стабилизировать флуореллестадит 32 3 С СаХ 2,исключая компонент тернесит 52, с получением высоких выходов конечного клинкера. Другим благоприятным последствием стабилизации компонента флуореллестадит согласно изобретению является захват в этом компоненте фтора, тем самым препятствование образованию фторалюмината или 1172, и вместо этого способствование формированию хлорированного аналога С 11 А 7 СаС 12. Фторалюминат 1172 являетсяочень реакционноспособным компонентом,присутствующим в струйных цементах. Этот компонент соответствует фторированному аналогу С 12 А 7 или майениту. Как правило, наличие майенита или 127 в сульфоглиноземистых клинкерах означает неконтролируемое время отверждения, поэтому путем минимизации их содержания изобретение также решает и эту проблему. Другой важный аспект, связанный с выбором температуры в способе в соответствии с настоящим изобретением, относится к контролю потерь сульфатов из-за испарения в виде 2, которые в смеси, рассматриваемой в настоящем изобретении,могут стать значительными, если температура превысит 1200 С. Эти потери сульфатов приведут к резкому снижению содержания С 4 А 3 в клинкере,которое упадет ниже 50, и, следовательно, выйдет за рамки настоящего изобретения. Обжиг при температуре, не превышающей 1200 С (100-200 С ниже температуры, которая используется в известном уровне техники для получения сульфо- глиноземистого клинкера 300400 С ниже температуры, которая обычно требуется для получения портландцемента), необходимой для получения клинкера настоящего изобретения,позволяет резко уменьшить потребление топлива,что значительно снижает выбросы С 2. Изобретение также относится к гидравлическому вяжущему, включающему смесь клинкера, как определено выше, с оксидом кальция (например,портландцементом) и/или сульфатом кальция(например, ангидритом и/или гипсом). Согласно пропорциям этих трех основных компонентов можно получить вяжущие с различными свойствами. Предпочтительно, клинкер в соответствии с изобретением должен быть измельчен до получения удельной поверхности (Блейн, ) выше 3000 см 2/г, предпочтительно выше 4000 см 2/г. Краткое описание чертежей Характеристики и преимущества составов согласно настоящему изобретению проиллюстрированы более подробно в приведенном ниже описании, а также со ссылкой на графики на фиг.1-4 прилагаемых чертежей, на которых изображены дифрактограммы одинакового количества образцов клинкера, произведенного в соответствии с нижеприведенным подробным описанием. На фиг.1, 2 и 3 изображены дифрактограммы одинаковых количеств образцов клинкера в соответствии с изобретением. На фиг.4 изображена дифрактограмма сравнительного образца клинкера,не произведенного в соответствии с изобретением. На фиг.5 изображены дифрактограммы фиг.1-4,наложенные друг на друга для обеспечения сводной структуры их сравнения. Подробное описание изобретения Следующие примеры являются в этом отношении обеспечивающими,при условии исключительно в качестве неограничивающих,иллюстрацию настоящего изобретения. Пример 1 Аналитические методики для определения характеристик сульфо-глиноземистого клинкера в соответствии с изобретением. Характеристики сульфо-глиноземистых клинкеров,полученных в соответствии с изобретением, определяются посредством анализа с использованием рентгеновской флуоресцентной спектроскопии , рентгеновской дифракции.анализ позволяет идентифицировать химические элементы, составляющие материал и основные оксиды. Количество ионов С 1 иопределяют также химическим путем. Для стабилизированных в процессе обжига компонентов, отвечающих за выход клинкера,требуется определение специальной характеристики. Эту характеристику получают посредством рентгеновского дифрактометрического анализу с использованием обычного дифрактометра с БрэггБрентано геометрией (- ). Дифракционные спектры собирают в диапазоне от 5 до 70 2-тета (медное излучение) с шагом сканирования 0,01 и расчетным временем 2 с для каждого шага. Таким образом полученные спектры анализируют при помощи программного обеспечения, которое позволяет характеризовать образцы с точки зрения ассоциации компонентов. Идентификация происходит через распознавание положений и относительные интенсивности характеристических пиков каждого компонента с использованием базы данных известных структур,файл порошковой дифракции (,-2) Международного центра дифракционных данных (, ). Ссылки на базы данных, необходимые для идентификации компонентов, присутствующих в образцах клинкера в соответствии с изобретением,представлены в таблице 1 ниже 5 Образцы также обследуют при помощи сканирующего электронного микроскопа ,снабженного спектрометром дисперсии энергии для элементного микроанализа. Объединенныеианализы позволяют однозначно определить и охарактеризовать присутствие компонента в пересчете на состав с идентификацией присутствия незначительных замещающих элементов или определением присутствия каких-либо твердых растворов. Наблюдение под электронным микроскопом позволяет также описать материалы, анализируемые с точки зрения текстуры и морфологии. Различные морфологии и размеры стабилизированных компонентов могут к тому же определять различные реакционные способности полученного клинкера. Полная характеристика анализируемых материалов может быть получена путем уточнения дифракционных профилей,полученных посредством дифракции рентгеновских лучейспособом Ритвельда ( Н.М., . . ., 2,65-71, 1969). Этот способ позволяет устанавливать количество компонентов, присутствующих в материале, без необходимости использовать стандарты, начиная от теоретической структурной модели компонентов,определенной в ходе качественного анализа дифракционных профилей. Фундаментальные данные компонентов,использованные для уточнения дифракционных профилей образцов клинкера в соответствии с изобретением,представлены в таблице 2. Таблица 2 Пространственная группа и номер в международных таблицах Орторомбическая Р (61) Пространственная группа и номер в международных таблицах Орторомбическая Рс 21 (26) Международные таблицы для кристаллографии, том А, под ред. Клювер Базы данных неорганических кристаллических структур специализированный информационный центр Карлсруэ ( ) и национальный институт стандартов и технологий (, ) Пример 2 Потери при прокаливании 2 123 23 СаО Получение сульфо-глиноземистого клинкера в соответствии с изобретением Для приготовления сульфо-глиноземистого клинкера в соответствии с изобретением, в качестве исходного материала используется смесь известняка, кремнезема, природного гипса и глинозема,последний получен из цикла производства вторичного алюминия. Химический состав исходных материалов указан в таблице 3. Таблица 3 не установлено Известняк, кремнезем, природный гипс и глинозем размалываются так, чтобы они могли полностью проходить через сито с размером ячеек 90 микрон. Исходную смесь получают путем смешивания компонентов,взвешенных в пропорциях, указанных в таблице 4, с водой с получением жидкого строительного раствора. После перемешивания в течение 30 минут, полученную смесь выливают в сосуд, декантируют и, в конце,сушат при 60 С в течение 24 часов. Таблица 4 Известняк Гипс Кремнезем Глинозем Полученную таким образом смесь помещают в платиновый тигель и обжигают в электрической печи. Тепловой процесс связан со стадией предварительного прокаливания при 950 С в течение приблизительно 45 минут с последующей стадией обжига в течение приблизительно 1,5 часов до достижения температуры 1200 С. При достижении этого значения, указанная температура поддерживается в течение приблизительно 1 часа. 41,0 25,4 0,7 32,9 Таким образом полученный клинкер характеризуется в соответствии с описанием примера 1. В таблице 5 приведен состав компонентов клинкера. В таблице 6 показан химический состав клинкера. В таблице 7 представлены соответствующие результаты элементного микроанализа. Таблица 5 Основные компоненты С 4 А 3 орторомбическая 2 Флуореллестадит - 32 3 С 2 1172 Дополнительные компоненты Ангидрит (С) Потери при прокаливании Свободная известь С 2 23 23 СаО М 23 Р 2 О 5 2 определяют в соответствии со способом Франке. Таким образом, клинкер, согласно изобретению,как установлено, содержит приблизительно 61 С 4 А 3, приблизительно 15 2 (исключительно в бета-форме), приблизительно 3 ангидрита (С),приблизительно 10 флуореллестадита (32 3 С 2), приблизительно 3 С 11 А 7 СаС 2 (как определено с помощью -, см. таблицу 7). Клинкер также содержит периклаз, 4 и . Наличие компонента 52 не обнаружено. Пример 3 Приготовление сульфо-глиноземистого клинкера сравнения Для приготовления сульфо-глиноземистого клинкера сравнения, в качестве исходного материала используют смесь известняка,кремнезема и гипса, как описано в примере 2, но без глинозема. Высококачественный кальцинированный боксит используют в качестве источника 23. Химический состав использованных бокситов показан в таблице 8. Таблица 8 0,00 Исходную смесь готовят, как описано в примере 1, вес сырья в пропорциях указан в таблице 9 Таблица 9 Известняк Гипс Кремнезем Боксит Процесс приготовления следующий стадия предварительного прокаливания при 950 С в течение 45 минут, стадия обжига до 1330 С в течение 2 часов и стадия выдерживания при этой температуре в течение 1 часа. 44,9 27,7 1,7 25,7 Полученный таким образом клинкер характеризуется, как описано в примере 1. Минералогический состав клинкера приведен в таблице 10. В таблице 11 показан химический анализ. В таблице 12 представлены результаты элементного микроанализа. Таблица 10 Потери при прокаливании Свободная известь С Потери при прокаливании 2 А 23 23 СаО М 23 Р 2 О 5 2 определяют в соответствии со способом Франке Следовательно клинкер сравнения состоит из приблизительно 65 С 4 А 3, приблизительно 17 2 в бета- и альфа-формах, приблизительно 7 ангидрита (С) и 3,2 . Также установлено присутствие 5,5 компонента 52. Пример 4 Приготовление сульфо-глиноземистых цементов Сульфо-глиноземистые клинкеры, полученные в соответствии с примером 2 (изобретение) и 3(сравнительный),измельчают до получения удельной поверхности (методика Блейна) 4500 см 2/г. К двум клинкерам добавляют 15 источника сульфата кальция, в данном конкретном примере ангидрит. Пример 5 Сравнительные испытания на цементах Цементы, полученные согласно примеру 4,тестируют в строительном растворе, в соответствии со стандартом 196-1. Время схватывания определяют в соответствии со стандартом 196-3 при поддержании соотношения вода/цемент, равным 0,35. В таблице 13 представлены результаты физикомеханических испытаний, выполненных на образцах цемента. Таблица 13 Клинкер примера 3 Время схватывания (мин.) а/с 0,35 Начальное Конечное Прочность на сжатие (МПа) 3 ч 8 ч 24 ч 2 дня 7 дней 28 дней Сравнение рабочих показателей показывает более высокую реакционную способность клинкера,полученного в соответствии с изобретением,которая приводит к цементам с меньшим временем схватывания и коротким периодом набора механической прочности. Указанные показатели превосходят характеристики клинкера примера 3. Пример 6 Влияние температуры обжига на конечный клинкер Исходную смесь, используемую как описано в примере 2 для получения клинкера в соответствии с 10 изобретением, подвергают обжигу при различных температурах, соответственно, 1000, 1100, 1200 и 1300 С, в течение 2 часов. Полученные клинкеры подвергают дифрактометрическому анализу для определения минералогического состава, как описано в примере 1. Путем сравнения дифракционных профилей,представленных на графиках, изображенных на фигурах 1-5 прилагаемых чертежей, можно установить, что температура обжига клинкера, в соответствии с изобретением, не должна превышать 1200 С для получения клинкера, одновременно содержащего С 4 А 3, С 11 А 7 СаХ 2 и 32 3 С СаХ 2 при практическом отсутствии компонента 52. На графиках фиг.1-5, угол сканирования в 2-тета показан на абсциссе,а интенсивность дифракционного сигнала, выраженного в линейных вычислениях ( (, указан на ординате. На дифрактограммах на фиг.1, 2 и 3 можно увидеть, что при повышении температуры до 1200 С, а именно 1000 С (фиг.1), 1100 С (фиг.2),1200 С (фиг.3), относительное содержание трех основных компонентов клинкера постепенно изменяется. В частности, при повышении температуры от 1000 до 1200 С, содержание компонента С 4 А 3 возрастает и содержание компонента 32 3 С СаХ 2 уменьшается. Фигура 4 вместо этого показывает, что при рабочей температуре 1300 С, компонент С 11 А 7 СаХ 2 полностью отсутствует, содержание компонента 32 3 С СаХ 2 существенно снижается и появляется нежелательный компонент 52, при этом получается клинкер, непригодный в соответствии с настоящим изобретением. Как можно установить из показанных выше примеров, клинкер в соответствии с изобретением приводит к гидравлическим связующим с коротким периодом схватывания и значительно коротким сроком набора механической прочности по сравнению с известными сульфо-глиноземистыми клинкерами. Если кратко, фтор и хлор способствуют стабилизации двух компонентов, характеризующих клинкер изобретения, 32 3 С СаХ 2 и С 11 А 7 СаХ 2,за счет исключения компонента 52 из состава клинкера. Более низкая температура обжига и возможность использования вторичного алюминия вместо бокситов способствует сохранению окружающей среды за счет снижения выбросов парниковых газов и потребления природного сырья, а также решения проблемы утилизации отходов других промышленных процессов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Сульфо-глиноземистый клинкер с оптимальной временем схватывания и коротким периодом набора прочности на сжатие, содержащий смесь из следующих компонентов- сульфоалюминат кальция или С 4 А 3 в количестве более 50 от веса смеси,- белит или 2 в количестве от 2 до 23,- 32 3 С СаХ 2, гдеявляется фтором или хлором, в количестве от 3 до 15,- 11 А 7 СаХ 2, гдеявляется фтором или хлором,в количестве от 2 до 12,при этом фтор и хлор, оба, присутствуют в смеси, а компонент 52 отсутствует. 2. Клинкер по п.1, включающий компоненты 32 3 С СаХ 3, гдефтор, и С 117 2, гдехлор. 3. Клинкер по п.1, включающий компоненты 3 С 2 3 С Са 2, С 11 А 7 СаС 2 и 1172. 4. Клинкер по п.1, содержащий компоненты 3 С 23 ССаХ 2 и С 11 А 7 СаХ 2 в общем количестве от 5 до 25 по весу. 5. Клинкер по п.1, содержащий один или более из следующих компонентов сульфат или ангидрит кальция (С), алюминаты кальция (СА, СА 2, С 3 А),геленит (2), перовскит (СТ), титанат кальций железа (или ), мервинит (или 2), периклаз,свободную известь, феррит (4 или 2) в общем количестве от 0,01 до 10 по весу. 6. Клинкер по п.2, содержащий сульфоалюминат кальция или С 4 А 3 в количестве от 52 до 72,белит или 2 в количестве от 5 до 18 3 С 23 С СаХ 2, гдефтор, в количестве от 6 до 12, С 11 А 7 СаХ 2, гдехлор, в количестве от 2 до 8. 7. Клинкер по п.1, имеющий следующий состав оксидов СаО 30-45, А 2 О 3 20- 35, 23 0,1-5,2 5-10, 3 10-18,0,1-6, 2 0,1-3,2 0,05-1, 2 0,05-1, 25 0,05-0,5,0,05-1. 8. Клинкер по п.1, в котором фтор составляет от 0,01 до 1 и хлор составляет от 0,01 до 1 в конечном клинкере. 9. Гидравлическое вяжущее, содержащее смесь клинкера по п.1 с оксидом кальция и/или сульфатом кальция. 10. Способ получения сульфо-глиноземистого клинкера по п. 1, включающий стадию подвергания смеси без боксита, содержащую источник извести(СаО), сульфата (3), оксида алюминия (А 23) и источник фтора и хлора, обжигу при температуре,не превышающей 1200 С. 11. Способ по п.10, в котором используют оксид алюминия,полученный при производстве вторичного алюминия. 12. Способ по п.10, в котором указанная смесь включает известняк, кремнезем, природный гипс и глинозем. 13. Способ по п.10, в котором указанный источник фтора и хлора является глиноземом. 14. Способ по п.10, в котором указанный источник фтора и хлора выбирают из флуорита,хлорида кальция, хлорида натрия, хлорида калия или их смесей. 15. Способ по п.10, в котором указанная смесь содержит одно или более веществ, выбранных из группы, включающей доломит, мергель, глину,каолин, химический гипс, фосфогипс, фторгипс и флуорит. 16. Способ по п.10, в котором смесь подвергают обжигу во вращающейся печи. 17. Способ по п.10, в котором смесь подвергают предварительному прокаливанию до обжига. 18. Способ по п.17, в котором смесь получают путем а) измельчения известняка,кремнезема,природного гипса и глинозема до определенного распределения размеров зерен,б) смешивания компонентов с водой с получением жидкого строительного раствора,в) сушки полученного строительного раствора, 11 г) подвергания высушенного строительного раствора указанной стадии предварительного прокаливания при 950 С, 12 е) подвергания предварительно прокаленной смеси обжигу при температуре, не превышающей 1200 С.

МПК / Метки

МПК: C04B 7/32, C04B 7/36

Метки: клинкер, клинкера, содержащее, сульфо-глиноземистый, гидравлическое, способ, получения, вяжущее, смесь

Код ссылки

<a href="https://kz.patents.su/14-29195-sulfo-glinozemistyjj-klinker-sposob-ego-polucheniya-i-gidravlicheskoe-vyazhushhee-soderzhashhee-smes-klinkera.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Сульфо-глиноземистый клинкер, способ его получения и гидравлическое вяжущее, содержащее смесь клинкера</a>

Похожие патенты