ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2200714

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НА БАЗЕ ПЫЛЕВИДНЫХ ФРАКЦИЙ
КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ

Имя заявителя: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет 
Имя изобретателя: Сучков В.П.; Киушкин Э.В. 
Имя патентообладателя: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
Адрес для переписки: 603600, г.Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, ННГАСУ, Отдел интеллектуальной собственности
Дата начала действия патента: 2001.04.23 

Изобретение относится к способам получения вяжущих на базе пылевидных фракций карбонатного сырья.

Технический результат - пониженные энергозатраты на производство вяжущего, возможность его использования в штукатурных и кладочных растворах и утилизация отходов. Способ получения вяжущего на основе карбонатного сырья - шламового отхода включает нейтрализацию данного отхода раствором серной кислоты и последующую автоклавную обработку, причем в качестве шламового отхода используют шламовый отход химической подготовки воды на ТЭЦ, нейтрализуют его до рН 5-7, а перед автоклавной обработкой подвергают механоактивации.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий.

Известен способ производства вяжущих веществ на базе карбонатного сырья, в основном карбоната кальция СаСО3, основанный на технологии обжига этого сырья при 900-1200oС. При этом размер исходного сырья должен составлять, как правило, не меньше 5 мм. На базе данной технологии производится строительная воздушная известь: негашеная комовая или молотая и гидратная (Волженский А. В. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1986, 464 с.).

В основе данной технологии вяжущих веществ лежит высокотемпературный обжиг сырья от 900oС и более, который является энергоемким, а также сопровождается выделением большого количества диоксида углерода, что создает "парниковый эффект" и приводит к постепенному потеплению на планете. Мелкофракционное сырье при этом остается непригодным.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения вяжущего (полугидрата сульфата кальция), включающий нейтрализацию карбонатсодержащего компонента - рассольного шлама, образующегося при получении очищенных солей - раствором серной кислоты, выделение и сушку полученного сульфата кальция и его автоклавную обработку (заявка Великобритании 1545788 А, опубл. 16.05.1979, 4 с.).

Целью настоящего изобретения является утилизация отходов и снижение энергозатрат при производстве вяжущего на базе пылевидных фракций карбонатного сырья.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения вяжущего на основе карбонатного сырья - шламового отхода, включающем нейтрализацию данного отхода раствором серной кислоты и последующую автоклавную обработку, в качестве шламового отхода используют шламовый отход химической подготовки воды на ТЭЦ, нейтрализуют его до рН 5-7, а перед автоклавной обработкой подвергают механоактивации. Новым является использование в качестве карбонатного сырья для получения вяжущего шламового отхода химической подготовки воды на ТЭЦ.

Известно применение шламов химводоочистки в качестве микронаполнителя для производства цементов, строительных растворов, бетонов (см. например, Использование осадков сточных вод в производстве строительных материалов/Обзорная инф. ВНИИЭСМ. Сер. П. - Вып. 2. - 1989. - 45 с.).

Однако при этом не уделено внимание активизации данных продуктов и получения на их основе систем, самостоятельно обладающих вяжущими свойствами.

Таким образом, заявленный способ соответствует критерию новизна.

Характеристики шлама химической подготовки воды на Новогорьковской ТЭЦ (НГТЭЦ) приведены в таблицах 1 и 2.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НА БАЗЕ ПЫЛЕВИДНЫХ ФРАКЦИЙ КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ. Патент Российской Федерации RU2200714

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НА БАЗЕ ПЫЛЕВИДНЫХ ФРАКЦИЙ КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ. Патент Российской Федерации RU2200714

Отличительной особенностью данного отхода является его высокая дисперсность.

Данный шлам относится к карбонатным, и по данным рентгеноструктурного и дифференциально-термического анализов в нем содержится до 70% карбоната кальция, содержание сульфата кальция является незначительным. При данном фазовом составе температурная обработка в интервале 200-600oС не позволяет получать вяжущее по существующим технологиям производства гипсовых вяжущих. При этом они представляют собой системы "высыхания" с низкими прочностными показателями (Сычев М.М. Неорганические клеи. - Л.: Химия, 1985. - 152 с.).

По предлагаемой технологии имеющийся в составе шлама карбонат кальция переводят в сульфатную фазу путем нейтрализации его раствором серной кислоты до рН 5-7.

Полное протекание реакции контролируют по рН водной вытяжки обработанного шлама.

Так как данный шлам является высокодисперсным продуктом, который представлен в виде кристаллических микроструктур, то дальнейшую обработку нейтрализованного шлама и получение полуводного сульфата кальция проводят в условиях автоклавной обработки. Данные условия способствуют получению кристаллов больших размеров, что позволяет увеличить прочность вяжущего за счет снижения удельной поверхности частиц и уменьшения водопотребности вяжущего.

Используемые технологические операции известны из техники и используются в способе с выполнением свойственных им функций. Однако предлагаемый способ получения вяжущего удовлетворяет условию изобретательского уровня, так как решает задачу утилизации отходов и уменьшения энергозатрат путем низкотемпературной технологии получения вяжущего.

Результаты исследования вяжущих свойств данного шлама, активированного по различным способам, представлены в табл. 3.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО НА БАЗЕ ПЫЛЕВИДНЫХ ФРАКЦИЙ КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ. Патент Российской Федерации RU2200714

По способу 1 проводили автоклавную обработку по режиму 1-3-0,5 (подъем давления - изобарная выдержка при Р=0,25 МПа - сброс давления).

По способу 2 перед аналогичной автоклавной обработкой химически активированный шлам подвергали помолу в шаровой мельнице в течение 15 минут.

У полученного по различным способам вяжущего определяли нормальную густоту по методу Суттарда для гипсового теста и сроки схватывания. Прочностные показатели, коэффициент размягчения, а также внутрипоровый объем определялись на образцах-кубиках с размером ребра 2 см в возрасте 28 суток хранения над водой в эксикаторе.

Приведенные данные показывают, что автоклавная обработка шлама без механоактивации не дает удовлетворительных результатов по срокам схватывания, а прочностные показатели и водостойкость получаемого вяжущего невысоки.

Предварительная механоактивация в течение 15 мин придает кристаллам шлама повышенную дефектность и позволяет разрушить пассивирующие пленки, образующиеся на стадии образования шлама.

При этом уменьшается удельная поверхность получаемого вяжущего, что приводит к уменьшению нормальной густоты и, как следствие, внутрипорового объема затвердевших образцов. Сроки схватывания при этом приближаются к показателям цементных вяжущих.

Таким образом, полученное вторым способом вяжущее на базе шлама химводоочистки позволяет использовать его в качестве активной составляющей в штукатурных и кладочных растворах.

Предлагаемый способ производства вяжущего позволяет снизить энергозатраты на производство вяжущего на базе карбонатного сырья пылевидных фракций в 2-3 раза и утилизировать отходы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения вяжущего на основе карбонатного сырья - шламового отхода, включающий нейтрализацию данного отхода раствором серной кислоты и последующую автоклавную обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход химической подготовки воды на ТЭЦ, нейтрализуют его до рН 5-7, а перед автоклавной обработкой подвергают механоактивации.

Версия для печати
Дата публикации 26.11.2006гг


вверх