Цементный клинкер
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ПАТЕНТУ
Ы
С>
4:а
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5020?05/33 (22) 09.10.91 (46) 15.12.93 Бюл. No 45 — 46 (75) Гайджуров П.П: Зубарь Г.С.; Критина ИА.; Верещака В.В. (73) Новочеркасский политехнический институт им.С.Орджоникидзе (54) 4ЕМЕНТНЫЙ КЛИНКЕР (в) КЮ (и) 2004510 С1 (51) 5 C04B7 22 (5?) Изобретение относится к специальным видам цементов и может быть использовано как защитный материал от радиационного излучения. Сущность изобретения: клинкер ферритбариевого вяжущего содержит минералы, мас96: феррит бария 4701—
5261, алюмоферрит бария 297 — 35,5 и силикат бария остальное. 1 табл.
2004510
Предлагаемое изобретение относится к составам минеральных вяжущих веществ, обладающих защитными свойствами к воздействию от радиационных излучений и применяемых для изготовления защитных бетонов.
Известен бариевоэольный цемент, включающий 30 — 85% бариевого цемента и топливную золу, Недостатком его является невысокая прочность. 10
Наиболее близким по своей сущности к предлагаемому изобретению вяжущее, имеющее следующий -минералогический состав, мас. %:
2ВаО $!Ог — 26-30 15
2ВаО Ре20з — 55 — 63
ВаО AlzOa — 8 — 18 5 и химический состав, мас,,4:
ВаΠ— 70 — 71,29
AizO> — 2,11-6,52 20
SiO2 — 4,26 — 4,85
FezOa — 19,19 — 21.75 получаемый при температуре обжига
1400 С. Цемент, изготовленный из этого клинкера имеет предел прочности при сжа- 25 тии на 7-е сутки после эатворения водой
40 — 50 Mlle, его коэффициент массового поглощения 273 — 283. Недостатком укаэанных свойств клинкера является низкая прочность вяжущего íà его основе и высокая тем- 30 пература обжига.
Целью изобретения является повышение прочности вяжущего, полученного при более низкой температуре обжига.
Поставленная цель достигается тем, что 35 клинкер ферритбариевого вяжущего, содержащий феррит и силикат бария, содержит алюмоферрит бария и имеет следую ций минералогический состав, мас. %:
2BaO РегОз . — 47, .6-52,61
6ВАО AlzOa 2FezOa — 29,7-35,5
2ВаО $102 — Остальное
Существенные отличия заключаются в следующем: а) по химическому составу повышенным 45 содержанием FezOa; б) по минералогическому составу отсутствием ВаО АЬОз и наличием алюмоферрита 6ВаО А1рОз 2Ре20з в) обжиг производится при температуре 50
1150 — 1200 С.
Вяжущее на его основе имеет прочность на 7-у сутки после затворения водой
95-105 МПа и коэффициент массового поглощения 285. 55
Более раннее формирование клинкера ферритбариевого (ФБЦ) происходит благодаря следующим процессам, используемые в качестве сырьевых компонентов лисаковский железорудный концентрат (ЛЖРК) и красный шлам содержат FezOa не в виде а-гематита, как в пиритных огарках для прототипа, а в виде гидрогетита РюОз 4/3 НгО.
Гидрогетит при температурах 350 — 400 С разлагается с образованием тонкодисперсного а — FezOa в более реакционноспособной форме. Резкое повышение скорости подъема температур в интервале от 400 до
820 С, новый, ранее никогда не использовавшийся в подобных технологиях этап обжига, позволяет сохранить а — FezOg в реакционноспособной форме до температуры фазового перехода а — ВаСОз в P — ВаСОз при 812 С. Благодаря этому происходит вытеснение СО из ВаСОз а-гематимом с образованием 2ВаО РегОз при температурах более низких, чем температура прямого распада ВаСОз. Механизм образования других клинкерных минералов аналогичен, так как
SiOz и А!гОз также содержатся в ЛЖРК и красном шламе в гидратной форме. Более раннему завершению процесса клинкерообраэования способствует также пониженная степень насыщения клинкера СН=0,9. В целом эти процессы позволя.от не только получать качественный клинкер ФБЦ при температурах 1150-1200 С, но и способствуют качественному изменению его минералогического состава. В клинкере образуется алюмоферрит бария 6ВаО AtzOa 2Ре20з более высокоосновный по отношению к ал ю ми н и ю мине рал, чем В a0 A izOg. Н изкотемпературный синтез в твердой фазе клинкерных минералов ФБЦ приводит к высокой дефектности этих минералов и благодаря этому существенно сказывается на их гидратационной активности, Следовательно ФБЦ является качественно новым вяжущим для технологии производства вяжущих на основе соединений бария. К 7 суткам гидратации ФБЦ набирает до 90 — 95% общей прочности.
Пример 1. Для получения клинкера
ФБЦ сырьевые смеси готовят иэ технического ВаСОз, ЛЖРК и красного шлама, со
СН= 0,9; Р = 0,081, взятых в соотношениях, мас. %: ВаСОз — 70,93, ЛЖРК вЂ” 29 05, красный шлам ДАЗ вЂ” 0,01. Помол сырьевых смесей производят мокрым способом в виде шлама с влажностью — 37%, тонкость помола контролируется остатком на сите hh 008.
Он не должен превышать 3%. Шлам сушат, брикетируют и обжигают в силитовых печах с различной скоростью нагревания в различных температурных интервалах: а) с 20 до 400 С скорость подъема температура составляет 5-10 эа минуту; б) в интервале 400 †8 С скорость подъема температур 20 — 25 эа минуту;
2004510 в) в интервале 820 — 1150 С скорость подъема температур 5-10 эа минуту.
Указанные условия позволяют уже при температурах 1150 — 1200 С получать клинкер ферритбариевого цемента.
Химический состав полученного клинкера, мас. : BaO — 67,9, $102-4,04, А120з — 2,05, Ре20з — 25,33.
Минералогический состав, (см. таблицу) мас. 7ь:
2ВаО $102 — 15,64
2 В а О Ре20з — 55,21
6ВаО А120з 2Ре20з — 26,99
Полученный после обжига клинкер размалывают до удельной поверхности 3500 см /r.
Предел прочности на сжатие составляет
56 МПа.
Пример 2. Вяжущее, полученное аналогично первому, при соотношении сырьевых компонентов, мас. : ВаСОз—
70,86, ЛЖРК вЂ” 27,82, красный шлам остальное, со СН=0,9, р=0,09.
Химический состав полученного клинкера, мас. : ВаΠ— 67,79, S102 — 3,99, А!203—
2,26, Ее20з — 25,33.
Минералогический состав, мас. ..
2ВаО $102 — 15,34
2ВаО РегОз — 52,61
6ВаО А120з 2Ре20з — 29,7
Предел прочности на сжатие составляет
85 МПа, наблюдается рост прочности по сравнению с примером 1.
Пример 3. Вяжущее, полученное аналогично первому, при соотношении сырьевых компонентов, мас. : ВаСОз—
70,78; ЛЖРК вЂ” 26,47; красный .шлам — 2,75; со СН =0,9; р= 0,1.
Химический состав полученного клинкера, мас. :
ВаΠ— 67,78
Si02 — 3,93
А120з — 2,48
Ее20з — 24,82
Минералогический состав, мас, ;
2ВаО Si02 — 15,02
2ВаО Ре20з — 49,78
6ВаО А120з 2Ре20з — 32,65
Предел прочности на сжатие в 7 суток .составляет 105,4 МПа. Наблюдается рост прочности по сравнению с первым и вторым
- примером.
Пример 4. Вяжущее, полученное аналогично вышеперечисленным, при соотношении сырьевых компонентов, мас.
ВаСОз — 70,7; ЛЖРК вЂ” 25,16; красный шлам — 4,14 со СН =- 0,9, р = 0,11.
Химический состав полученного клинкера, мас, :
ВаΠ— 67,57
S 102 — 3,88
А1203 — 2,7
Ре203 — 24,56
5 Минералогический состав, мас. (,:
2ВаО S102 — 14,7
2ВаО Ее20з — 47,01
6ВаО А120з 2Ре20з — 35,54
Предел прочности на сжатие в 7 суток
10 составляет 81,3 МПа, fl р и м е р 5. Вяжущее, полученное аналогично вышеперечисленным, при соотношении сырьевых компонентов, мас. (,:
ВаСОз — 70,7
15 ЛЖРК вЂ” 25,16 красный шлам — 4,14 со СН = 0,9; р = 0,12.
Химический состав полученного клинкера, мас. :
20 Ва0 — 67,46
$102 — 3,83
А120з — 2,92
Ре20з — 24,3
Минералогический состав, мас. :
25 2BaO Sl02 — 14,38
2BaO Ре20з — 44,29
6Ва0 А120з 2Ре20з — 38,36
Прочность составляет 49,9 МПа. Как видим из приведенных данных прочность ve30 рез 7 суток твердения у ферритбариеваго вяжущего оптимального состава (пример 3 таблицы) возрастает на 52,ОО, .при снижении температуры обжига на 250 С па сравнению с прототипом, 35 Рентгеноструктурный анализ клинкеров, показал, что клинкер И- 3 (см. таблицу), обожженный в оптимальном режиме имеет наиболее дефектную структуру клинкерных минералов и благодаря этому обладает по40 вышенной гидравлической активностью.
Технология получения данного цемента предусматривает использование существующега цементного оборудования и мажет быть налажена в условиях действующих це45 ментных заводов. Вместе с тем, различия в условиях обжига и размолоспосабности полученных клинкеров, определяют существенное изменение топливо- и энергозатрат при производстве ФБЦ по сравнению с про50 иэвадством его па известному техническому решению, получаемого па технологии для портландцемента и температурой обжига 1400 С. По данным другого известного технического решения снижение темпера55 туры обжига на 70 — 100 С приводит к экономии топлива порядка 10%, а производительность печи при этом повышается на 10 — 12%. Учитывая это обстоятельство и принимая ва внимание высокую дисперность подготовленной шихты, а так2004510 же возможность использования шлама более низкой влажности, снижение температуры обжига на 200 — 250 С, нами принято увеличение производительности печного
Результаты исследований свойств полученных вяжущих.
Количество компонентов мас.7
Наименование компонентов ФБЦ
Тобж., ОС
Предел прочности на сжатие МПа че ез с
hb, и/и
15,64
55,21
26,99
15,34
52,61
29,7
15,02
49,78
32,65
14,7
47,01
35,54
14,38
44,29
38,36
28,52
10,36
60,09
56
1150
85
100
1150
102
105,4 .
76,6
1150
81,3
34,6
1150
49,6.
По прототипу
1150
50
Формула изобретения
ЦЕМЕНТНЫЙ КЛИНКЕР, включающий
2 ВаО $!Ог, 2 ВаО.РегОэ и третий минерал, отличающийся тем, что в качестве третьего минерала он содержит 6
ВаО А!гОз 2 РегОз, при следующем соотношении минералов, мас. о :
2 ВаО ЕегОз
10 6 ВаО А!гОз 2 РегОэ
2 ВаО $10г
47,01 - 52,61
29,7 - 35,5
Остальное
Составитель П.Гайджуров
Редактор Н.Семенова Техред М.Моргентал Корректор M.Òêà÷
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Заказ 3375
Производственно-издательский. комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
2BaO $10г
2ВаО РегОз
6ВаО А1гОз 20егОз
2ВаО $10г
2BaO РегОз
6BaO АlгОз . 2РегОз
2BaO $!Ог
2ВаО ЕегОэ
6ВаО А!гОЗ 2РегОз
2BaO SION
2BaO РегОэ
6ВаО А1гОз 2РегОз
2ВаО $10г
2ВаО РегОэ
6ВаО А1гОз 2РегОз
2ВаО SION
2ВаО РегОз
6ВаО АlгОз 2РегОз агрегата при обжиге сырьевой смеси для ферритбариевого цемента на 10-20 . (56) Авторское свидетельство СССР
ЬЬ 1034348, кл. С 04 В 7/22, 1982,
