Зольно-ангидритовое вяжущее
ASH-ANHYDRITE ASTRINGENT

Предлагаемое изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к составам вяжущих, в частности зольно-ангидритового вяжущего, полученного с использованием кислого сульфат-кальциевого отхода фтороводородного производства с добавлением высококальциевых зол, являющихся отходами, например, при сжигании бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна на тепловых электростанциях (ТЭЦ), и может быть использовано при изготовлении строительных растворов, сухих строительных смесей, применяемых для производства стяжек, низкомарочных бетонов для сельскохозяйственного строительства, арболита в качестве заполнителя отходов деревообрабатывающей промышленности, бетонных и растворных закладочных смесей, в производстве силикатного кирпича.
Известно ангидритовое вяжущее, включающее фторангидрит, нейтрализатор и добавку. При этом используются в качестве фторангидрита гранулированный фторангидрит, а в качестве добавки - ускоритель схватывания при следующем соотношении компонентов, мас. %: гранулированный фторангидрит 100 и сверх 100%, нейтрализатор 8-15, ускоритель схватывания 1-1,5. Причем в качестве нейтрализатора используется дробленный известняк с размерами частиц не более 1 мм в виде отхода производства извести и керамики, или обезвоженный карбидный ил - отход производства ацетилена, или негашеная известь, а в качестве ускорителя схватывания используется смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов. При получении вяжущего указанная смесь измельчается в шаровой мельнице, а затем подвергается повторному измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе с последующим разделением на фракции менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм (патент RU №2277515, МПК С04В 11/06, опубл. 2006).
Недостатком описанного вяжущего является повышенная трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения повторного тонкого измельчения и интенсивного перемешивания смеси в дезинтеграторе с последующим фракционированием вяжущего.
2
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является вяжущее, в частности сульфатно-силикатное вяжущее, включающее фторангидрит и нейтрализатор, в качестве которого используется высокоосновный самораспадающийся ферросплавный шлак, и добавка шлама при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторангидрит 40-85, высокоосновный самораспадающийся ферросплавный шлак 14-58, указанная добавка 1-2. При получении вяжущего серная кислота, содержащаяся во фторангидрите, нейтрализуется высокоосновным самораспадающимся ферросплавным шлаком при температуре 350-450° до достижения рН не менее 11,0 с последующим охлаждением продукта нейтрализации до комнатной температуры и осуществлением помола до достижения удельной поверхности 400-450 м/кг с добавкой шлама состава, мас. %: фтористый калий 10-15, хлористый калий 65-70 и фторорганические примеси - остальное (патент RU №2450989, МПК С04В 11/06, опубл. 2012).
2
Недостатком описанного вяжущего является повышенная трудоемкость получения вследствие проведения твердофазовой нейтрализации фторангидрита смешиванием с высокоосновным самораспадающимся шлаком при температуре около 350-450°С и последующей донейтрализацией с помощью помола до достижения удельной поверхности получаемого продукта не ниже 400 м/кг с введением добавки - шлама синтеза галоидного обмена для снижения водопотребности и ускорения твердения вяжущего.
Предлагаемое изобретение решает задачу снижения трудоемкости при сохранении высоких прочностных характеристик.
Для достижения указанного технического результата зольно-ангидритовое вяжущее, включающее фторангидрит и нейтрализатор, содержит в качестве нейтрализатора высококальциевую золу, совместно измельчаемую со фторангидритом, при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторангидрит 30,0-50,0; высококальциевая зола 50,0-70,0.
Снижение трудоемкости получения зольно-ангидритного вяжущего при сохранении высоких прочностных характеристик достигается тем, что оно содержит в качестве нейтрализатора высококальциевую золу, совместно измельчаемую со фторангидритом, при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторангидрит 30,0-50,0; высококальциевая зола 50,0-70,0.
Присутствие в предлагаемом зольно-ангидритном вяжущем фторан-гидрита в количестве 30,0-50,0 и высококальциевой золы - 50,0-70,0 является оптимальным. Применение фторангидрита в количестве менее 30,0 и более 50,0, а высококальциевой золы в количестве менее 50,0 и более 70,0 в равной мере является нецелесообразным, так как не способствует полной нейтрализации серной кислоты и золы. Это приводит в дальнейшем к химическим процессам, уменьшающим прочность и вызывающим частичную деструкцию предлагаемого вяжущего.
Зольно-ангидритовое вяжущее содержит совместно измельчаемые при комнатной температуре фторангидрит и высококальциевую золу при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторангидрит 30,0-50,0; высококальциевая зола 50,0-70,0. Получение зольно-ангидритового вяжущего совместным измельчением исходных компонентов, а также использование в качестве фторангидрита, например, отходов реакции разложения плавикового шпата при производстве плавиковой кислоты, а в качестве высококальциевой золы - зол, полученных при сжигании, в частности, бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна, уменьшающих до комнатной температуру нейтрализации, обеспечивает возможность применения упрощенной технологии, использования экономичного сырья и способствует улучшению экологической ситуации.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующим примером.
Зольно-ангидритового вяжущее, содержащее фторангидрит и высококальциевую золу при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторангидрит 30,0-50,0; высококальциевая зола 50,0-70,0, получается за счет совместного помола, в частности, на шаровой мельнице до остатка на сите №008 не более 15% при комнатной температуре.
К приготовленному зольно-ангидритовому вяжущему добавляется зола в количестве порядка 0,3-0,4 его массы. После интенсивного перемешивания из полученной массы формируются образцы-балочки размерами 4×4×16 см, затем затвердевшие образцы после хранения в течение 28 суток в воздушно-влажных условиях испытываются на прочность при сжатии и изгибе. В связи с тем что предлагаемое зольно-ангидритовое вяжущее сходно по свойствам с малоклинкерными композиционными портландцементами типа ЦЕМV, испытания проводились в соответствии с ГОСТ 30744-2001.
Полученные образцы имели прочность на сжатие более 35 МПа.
Благодаря наличию, в составе вяжущего, высококальциевой золы, которая сама обладает вяжущими свойствами, полученное вяжущее имеет высокую коррозионную стойкость против сульфатной и углекислотной коррозии, высокую водостойкость и морозостойкость.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения приводит к снижению трудоемкости при сохранении высоких прочностных и экологических характеристик вяжущего.