Цемент

 

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве цемента. Технический результат: снижение расхода природного сырья, повышение качества цемента и упрощение технологии его изготовления. Цемент содержит портландцементный клинкер и сульфатный компонент 1-4 мас. %, при этом сульфатный компонент содержит, мас.%: гипс 30-70, фторангидрид 30-70. Цемент может дополнительно содержать 3-20 мас.% сверх 100% нефелинового шлама. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано при производстве вяжущих и закладных смесей, в частности цементов.

Известен цемент на основе портландцементного клинкера, содержащий в качестве компонента, обеспечивающего ускорение схватывания цемента, природный гипс в виде гипсового камня. Такой цемент не обладает достаточной прочностью, что значительно снижает область его применения [1].

Наиболее близким к описываемому является цемент[2], включающий портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, мас.%: гипсовый камень 30-70, ангидрит 70-30. В известном цементе для регулирования сроков схватывания предлагается использовать смесь гипсового камня и природного ангидрита.

Технический результат, получаемый при осуществлении описываемого изобретения, выражается в снижении расхода природного сырья при сохранении свойств цемента и повышении технико-экономических показателей его производства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в цементе, включающем портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, мас.%: гипсовый камень 30-70, ангидрит 30-70, сульфатный компонент содержит в качестве ангидрита отход производства фтористого алюминия - фторангидрит, а общее содержание сульфатного компонента в цементе составляет 1-4% в пересчете на SO₃.

Цемент может дополнительно содержать активизирующую добавку, например нефелиновый шлам, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцементный клинкер 96-99; сульфатный компонент 1-4; нефелиновый шлам 3-20 сверх 100%.

Отход производства фтористого алюминия - фторангидрит получают в результате взаимодействия плавиковошпатового (флюоритового) концентрата с 98,5%-ной серной кислотой. При этом отходы от реакции плавиковошпатового концентрата с серной кислотой нейтрализуют, освобождая от остатков серной кислоты кальцийсодержащими материалами, например, технологической пылью электрофильтров или нефелиновым шламом глиноземного производства. Полученный продукт размельчают до размера частиц менее 30 мм.

Плавиковошпатовый концентрат имеет многокомпонентный состав, и его соединение с серной кислотой представляет собой эндотермическую реакцию со сложной кинетикой.

В результате технологического процесса переработки плавиковошпатового концентрата (СаF₂) на фтористый алюминий на Ачинском заводе фтористого алюминия образуется побочный продукт - фторангидрит. В состав фторангидрита после его нейтрализации входят следующие основные компоненты, %: безводный гипс СаSO₄ 85-90 (в пересчете на SO₃ 50-56); фтористый кальций СаF₂ 2-5; водорастворимые соединения фтора (в пересчете на НF) 0,1-0,3; серная кислота 0-3; влажность 2-4.

ППП составляют порядка 1,5% и включают, мас.ч.: SiO₂ 0,3; СаО 39,3; МgO 0,4; Fe₂O₃ 0,2; Al₂O₃ 0,45; Р₂О₅ 0,03; SO₃ 57,4.

Химический состав портландцементного клинкера, фторангидрита и гипса, использованных в описанных ниже примерах, приведены в табл.1.

В табл. 2 приведены данные, отражающие влияние состава сульфатного компонента на сроки схватывания и прочность цемента.

Пример. В качестве сырьевых материалов для получения цемента использовали портландцемент Ачинского глиноземного комбината, гипсовый камень по ГОСТ 4013-82 и фторангидрит - отход производства фтористого алюминия на Ачинском заводе фтористого алюминия, подвергнутый обработке технологической пылью цементного производства и размельченный до размеров частиц 20 мм.

Портландцементный клинкер получали путем раздельного размола сырьевых составляющих портландцементного клинкера (нефелиновый шлам, известняк, глина), их смешивания и обжига полученной сырьевой смеси до спекания. Охлажденный клинкер подавался в цементную мельницу. Фторангидрит получали в результате взаимодействия плавиковошпатового концентрата с 98,5%-ной серной кислотой на Ачинском заводе фтористого алюминия в виде побочного продукта производства.

Для нейтрализации остатков серной кислоты полученный продукт обрабатывали кальцийсодержащим веществом, в качестве которого использовали технологическую пыль с электрофильтров, установленных в системе газоочистки портландцементного клинкера. Фторангидрит измельчали до размера частиц 20 мм, смешивали с предварительно размолотым и высушенным гипсовым камнем и подавали в цементную мельницу для совместного помола с портландцементным клинкером.

По описанной технологии было приготовлено и испытано 5 составов цемента с различным соотношением гипса и фторангидрита, составляющих сульфатный компонент цемента.

Все составы были приготовлены при постоянном В/Ц соотношении, равном 0,4. Содержание щелочей в пересчете на Na₂O во всех составах не превышало 1,2%.

Как видно из данных табл.2, использование в качестве сульфатного компонента для регулирования сроков схватывания цемента смеси гипсового камня с отходом производства фтористого алюминия - фторангидритом позволяет улучшить прочностные показатели цемента по сравнению с применением чистого гипсового камня, исключает трещинообразование при термовлажностной обработке, что характерно для случаев, когда в качестве сульфатного компонента используется только фторангидрит, и в то же время обеспечивает минимальную потребность в природном сырье.

Таким образом, использование описываемого изобретения позволяет повысить технико-экономические показатели производства цемента за счет уменьшения доли природного сырья и средств на его добычу, доставку и обработку (например, на предварительную сушку), а также решить экологические проблемы, связанные с образованием, накоплением, хранением и утилизацией отходов производства фтористого алюминия.

Источники информации 1. Авт. св. СССР N 231365, кл. С 04 В 7/00, 1966.

2. Новосадов В.К. Использование ангидрита в цементном производстве. ж. "Цемент", 1980, N 7, с.18-19.

Формула изобретения

1. Цемент, включающий портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, мас.%: гипсовый камень 30 - 70, ангидрит 30 - 70, отличающийся тем, что сульфатный компонент содержит в качестве ангидрита отход производства фтористого алюминия - фторангидрит, а общее содержание сульфатного компонента в цементе составляет 1 - 4 мас.% в пересчете на SO₃.

2. Цемент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит активизирующую добавку, например нефелиновый шлам, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Портландцементный клинкер - 96 - 99 Сульфатный компонент - 1 - 4 Нефелиновый шлам - 3 - 20 сверх 100%о

РИСУНКИ

Рисунок 1