Способ получения белого портландцементного клинкера

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 04 В 7 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3839439/29-33 (22) 03.01.85 (46) 15.03.86.Бюл.N -10 ,(71) Институт общей и неорганической химии АН Арм.CCP (72) Г.Г.Мартиросян, Ю.С.Саркизова, Д.М.Гукасян и С.Е.Григорян (53) 666.94 (088.8). (56) Авторское свидетельство СССР

У 1036700, кл. С 04 В 7/36, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 755764, кл. С 04 В 7/08, 1977.

„„SU„„1217817 A (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛОГО

ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА путем смешения известняка и кремнегелевого отхода производства фтористого алюминия с последующим обжигом сырьевой смеси, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса клинкерообразования и повышения степени белизны, кремнегелевый отход предварительно обрабатывают известковым молоком при молярном соотношении СаО : AE Г = (3— 4) :1, и 90-95 С, смешивание его с известняком проводят при молярном соотношении CaCo> . Si О = (2—

-2,9): 1, а обжиг проводят при 11801240 С.

1217817

Изобретение относится к технике производства вяжущих, в частности к способам получения белого портландцемента с низким содержанием плавящих компонентов.

Целью изобретения является интенсификация процесса клинкерообразова ния и повышение степени белизны.

В качестве исходных компонентов

° в опытах по прототипу и по предлагаемому способу были использованы измельченный известняк fдо 100 мкм) и кремнегелевый отход производства фтористого алюминия во влажном состоянии (влажность 60X).

Предлагаемый способ, во-первых, исключает процесс предварительной сушки кремнегелевого отхода, следовательно, исключается и загрязнение атмосферы кремнефтористым газом (Si F ), интенсивно выделяющимся в этом процессе. Во-вторых, при обработке кремнегелевого,отхода известковым молоком в укаэанных условиях фтор полностью связывается с гидроксидом кальция в практически водонерастворимые и устойчивые в высоких температурах (до 2000 .С) соединения CaF à алюминий - в трехкальцневый гидроалюминат (3CaO ° AE+O5 6 И О), .который при обжиге в указанных условиях легко и быстро превращается в безводное соединение С А — минерал портланд-.

I цемента. Благодаря этому практически исключается улетучивание фтора при обжиге сырья, улучшается гомогенность шихты, и интенсифицируется процесс клинкерообразования вследствие связывания некоторьпа компонентов (F, Са, AE) при"-1ндротермальной обработке исходного сырья. Улучшение гомогенности шихты и уменьшение возможности его расслаивания обеспечивается также смешением исходных компонентов в водной среде при низком соотношении

Ж:Т. Высокодисперсный карбойат кальция при температурах выше 700 С разлагается и в присутствии СаР, интенсивно взаимодействует с Мремнегелем. Это улучшает условия взаимодействия исходных компонентов и снижает температуру обжига клинкера. Повышение степени белизны можно объяснить тем, что известкорое молоко в отличие от известняка не содержит загрязняющих примесей.

5

Снижение температуры гидротермальной обработки. кремнегелевого о отхода ниже 90 С приводит к значительному замедлению процесса растворения AEF> 3 Н О и взаимодействия его с гидроксидом кальция, а повышение выше 95 С практически не о интенсифицирует процесс, Кроме того, увеличивается количество выпариваемой воды с поверхности суспензии, Уменьшение продолжительности процесса менее 1,5 ч нецелесообразно, так как исходные компоненты Са(ОН)д и AEF> полностью не успевают прореагировать. По истечению 2 ч процесс полностью завершается, При уменьшении молярногр соотношения СаО : AEF менее Э из-эа недостатка СаО часть алюминия остается несвязанной в соединение гидроалюмосиликата кальция, а это снижает интенсивность образования соответствующего клинкерного минерала.

При увеличении соотношения СаО

AEF3 более 4 в реакционной смеси остается свободная окись кальция, это приводит к излишнему расходу известкового молока.

Предел молярного соотношения

CaCO . Si О = 2-2,9 также оптимален. Так, уменьшение соотношения

CaCO> . SiO менее 2 приводит к значительному ухудшению физико-механических свойств цемента, а увели чение выше 2,9 ухудшает свойства продукта эа счет непрореагированной свободной окиси кальция.

Результаты опытов показали, что образование цементного клинкера заканчивается в интервале 1180-1240 С, поэтому дальнейшее повышение температуры обжига нецелесообразно.

Продукт, полученный в результате такой обработки, гарантирует высокодисперсные частицы. Прн применении указанного сырья повышается интенсивность процесса клннкерообраэования, сокращается температура обжига, исключается улетучивание фтора, а полученный клинкер сравнительно легко размалывается и получается цемент с высокой степенью белизны. Укаэанные факторы способствуют увеличению производительности печи и мельниц, улучшают условия труда, уменьшают расход энергии на обжиг н помол, улучшают качество продукта.

1217817

М О О, 45; СаО св. следы; s; О св. следы; Сз S 46,0; C S45,5; С А 4,0;

С А 0,4; CaF 4,0.

Пример 3. Для получения

5 100 г алитового клинкера в реактор заливают 82,9 г суспензии кремнегелевого отхода указанного в примере .1 состава, добавляют 44,3 мп известкового молока (СаО = 150 г/л) (из расчета на каждый моль AP "з

4 моль СаО) и перемешивают при

95 С в течение 2 ч. Затем к этой смеси добавляют 241 r суспензии измельченного известняка (Ж:Т = 1: 11 из расчета на каждый моль Я О .

2,9 моль СаСО и после перемешивания в течение 10 мин (без подогрева) переводят смесь в фарфоровые или. корундовые тигли и обжигают в печи при 1240 С в течение 1 ч. .После этого клинкер быстро охлаждают в воздухе. Получают клинкер белого цвета следующего состава, вес.Ж:

СаО 72»0; О q 224 43; АйрО 1 ° 35;

25 ГехО 0»16» С2 1э,70; М О О 5;

Са0 св.следы; Я О св.следы;

СЗВ 92»5» CgA 3»25ь CqA "0»5»

CaF 3,25.

Цемент, полученный по предлагаеО мому способу имеет следующие показатели:

Коэффициент отражения по

Ва$0,7 93,0-94,0

5 Предел прочности, кгс/см, при изгибе при сжатии

Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях.

Пример 1. Для получения

100 r белитового клинкера в реактор, снабженный мешалкой, заливают

107 r суспензии кремнегелевого отхода следующего химического состава,X: Si 0 29,3; АГ,О3 1,64; F<2,05; вода 67,0 при Ж:Т = 2:1; добавляют 41,3 мп известкового молока (СаО 150 г/л), исходя из расчета на каждый моль APF З моль СаО. Смесь при. непрерывном перемешивании подогревают до 90 С и продолжают перемешивать в течение 1,5 ч. Затем к этой смеси добавляют 206 r суспензии измельченного известняка (Ж:Т =

1:1) из расчета на каждый моль

5; О 2 моль СаСО и после перемешивания полученной суспензии в течение 5 мин (без подогрева) переводят в фарфоровые или корундовые тигли, обжигают в печи при 1180 С в течение 1 ч. После, этого клинкер быстро охлаждают в воздухе. Получают клинкер белого цвета следующего сос- 3 тава,X СаО 64,5; Si Оg 30,8у

АГ Оз 1,8; 1= е О 0,14; F>2,16;

СаО,, следы; ч; О св.следы;

МцО 0,4» C@S90,0; С А 4,5; С А 0,4;

Пример 2. Для получения

100 г цементного клинкера с содержанием С S и С 5 по 50X реактор заливают 94,2 г суспензии кремнегелевого отхода, указанного 4р в примере 1 состава, добавляют 43,5 мп известкового молока (СаО =

150 г/л)(из расчета на каждый моль APF3 3,5 моль СаО) и обрабаты- вают при 93 С в течение 1,7 ч. За- 45 тем к этой смеси добавляют 228 г суспензии измельченного известняка при Ж:Т = 1:1 иэ расчета на каж дый моль Si О 2,45 моль СаСО> и после перемешивания в течение 7 мин б (без подогрева) переводят в фарфоровые или корундовые тигли и обо жигают в печи при 1200 С в течение 1 ч. После этого клинкер быстро охлаждают в воздухе. Получают клинкер белого цвета следующего состава, вес.X: СаО 68,2; Si Од 27,6;

А О 1ь55» F eqO 0,135; F 1,93; ь

oz-63

580-600

Сравнительные данные по получению шихты и клинкера приведены в табл .1.

Таким образом предлагаемый способ дает возможность использовать кремнегелевый отход во влажном состоянии (исключает процесс сушки) и при его обработке известковым молоком. В указанных условиях фтор полностью связывается в практичес ки водонерастворимое и устойчивое при высоких температурах соединение

Са F<, среда становится слабощелоч- . ной и неагрессивной, вследствие чего улучшаются условия труда и. эксплуатации аппаратуры. В то время, как по прототипу среда является кислой (рН 2-2,5) и агрессивной» при сушке кремнегелевого отхода, во-первых, улетучивается часть фтора и загрязняет среду, во-вторых, из-за агрессивности среды агрегаты

1217817

Способ

С S90

СзА +

+ С,А,3

С„А в течение 4 ч; сухой помол сырьевой смеси

65 605

Стз другие 3 примеси

СаОс

| (известняк-кремнегель) в течение 3 ч брикетирование сырьевой смеси и обжиг при 1260 С в течение 1 ч

Предлагаемый

С 8 89,0

С 3 4,0

С А 3,5

С AF 0,4

600

64,8

CaF 3,0

Ca0c8 0

ВНИИПИ - Заказ 1078/28 Тираж 640 Подписное

Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 быстро выходят из строя. При обжиге сырьевой смеси приготовленной по прототипу фтор практически полностью улетучивается и загрязняет окружающую среду. Кроме того., по прототипу все примеси, содержащиеся в карбонатном компоненте, полностью переходят в продукт и снижают степень его белизны, а клинкерообразование происходит при более высоких температурах из-эа низкой степени гомогенности шихты . По предлагаемому способу 80X. кальциевого компонента используют в виде извест,ового молока более чистом и дисПрототип

Сушка кремнегелевого отхода при температуре 100-110 С

Смешение суспензии кремнегель отхода и известкового молока при молярном соотношении СаО:

AP Fq 3-4, 1 при Ж:Т = 2-3 и

90-95 С в течение 2 ч

Смешение с суспензией измельченного известняка (Ж:Т=1: IJ при СаО: 5 О = 2-2,9, обжиг сырьевой смеси при 1200 С в те чение 1 ч персном состоянии, при взаимодействии которого с кремнегелевым отходом в гидротермальных условиях образуются высокодисперсные гидратные и гипро силикатные новообразования, а также Са F которые улучшают условия клинкерообразования. При этом значительно(в - 2 раза) уменьшается

10 пылевыделение и полностью исключается улетучивание фтора.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить санитарногигиенические условия труда, повысить степень. белизны продукта и снизить температуру обжига,