ВЯЖУЩЕЕ ШЛАКО-ЩЕЛОЧНОЕ
ALKALINE SLAG BINDER

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бесклинкерного вяжущего на основе котельных (каменноуголных) шлаков от сжигания каменного угля, которое может быть использовано в производстве бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, сухих строительных смесей. Известно вяжущее, содержащее доменный гранулированный шлак, жидкое стекло, полученное из цеолитосодержащей кремнистой породы (1). Сущность этого изобретения состоит в смешении твердого компонента гранулированного доменного шлака с жидким стеклом. Указанное вяжущее обладает низким качеством, марка М150. В смеси с доменным шлаком будет получено вяжущее очень низкого качества - это главный недостаток известного вяжущего.
2
Наиболее близким к заявляемому вяжущему является вяжущее, содержащее, мас.%: золошлаковую смесь 80-95, гашеную известь 5-20, щелочной активатор (по отношению к сухому) 5-17, осуществляли совместный помол золошлаковой смеси с известью до удельной поверхности 4500-5500 см/г (RU 2243176 С1, 27.12.2004) (2).
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении качества предлагаемого вяжущего, упрощении технологии изготовления вяжущего, использовании в составе вяжущего дешевых недефицитных компонентов путем применения отходов, а именно топливных шлаков от сжигания каменных углей
Технический результат - повышение прочности.
2
Для достижения указанного технического результата вяжущее, содержащее золошлаковую смесь от сжигания угля и щелочной активизатор, содержит в качестве указанной смеси золошлаковую смесь от сжигания каменного угля с содержанием несгоревшего угля 10,3-38,9%, охлажденную сухим способом, в качестве активизатора - гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь и дополнительно - гипс двуводный, и получено совместным помолом указанных компонентов до удельной поверхности 700 м/кг, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гипс двуводный
4-8
активизатор
3-10
золошлаковая смесь
остальное.
Изучено влияние состава шлака и его крупности на качество вяжущего.
2
В оптимальных условиях при совместном измельчении шлака, активизатора и гипса двуводного до крупности 700 м/кг и содержании несгоревшего угля 10,3-38,9% марка вяжущего составляет М700.
В качестве активизаторов используют гидроксид натрия или калия, углекислый натрий или калий, кислый углекислый натрий или калий, или их смесь. Кислый углекислый калий или натрий при стандартных условиях (25°С) - кристаллические вещества белого цвета, обладающие высокой растворимостью в воде и высокой химической активностью, производятся в виде порошков. Широко применяются в различных химических технологиях. Обладают низкой стоимостью. Указанные свойства соединений натрия и калия послужили основой при разработке новых видов вяжущих в качестве активизаторов.
При сжигании дерева, торфа, каменных углей образуются в больших количествах шлаки, золы и золошлаковые смеси, которые не находят квалифицированного применения. Каменноугольные шлаки и золы из сельских и городских котельных используют в небольших количествах для подсыпки дорог. Крупные ТЭЦ складируют шлаки и золы в отвалы и в небольших количествах - в болота и овраги. Утилизация этих отходов является одной из наиболее острых и трудно решаемых проблем. Вторая проблема заключается в том, что в шлаках остается до 40% и более несгоревшего угля.
2
3
2
2
2
Пример. Для изготовления вяжущего применяли шлаки золы Абагурской агломерационной фабрики (г.Новокузнецк), составы шлаков и их свойства приведены в таблицах 1, 2. В опытах использовали шлаки с содержанием несгоревшего угля 10,3% и 38,9%. Пробы шлаков отбирались на выходе из топки котла, охлаждались на воздухе. Смачивание проб не допускалось (сухой способ). Химические анализы проб выполнялись в химической лаборатории Абагурской агломерационной фабрики. Приготавливалась смесь активизатора и шлака, содержащим 10,3% или 38,9% несгоревшего угля (в таблице количество несгоревшего угля обозначено п.п.п.). В качестве активизатора использовали отходы щелочные Кемеровского химического завода (г.Кемерово), которые содержали 44-56% NaOH и 44-56% NaCO. Затем добавляли гипс двуводный. Приготовленные пробы смесей шлаков с активизатором и гипсом двуводным измельчались в лабораторной шаровой мельнице до крупности 700 м/кг. Наилучший результат достигнут при измельчении смесей до крупности 700 м/кг (таблица 3), при использовании в опытах шлаков с содержанием 10,3% и 38,9% несгоревшего угля. Качество изготовленных смесей вяжущих испытывались по ГОСТ 10178-85 «Цемент. Технические условия». Из результатов исследований следует, что из шлаков, содержащих 10,3 и 38,9% несгоревшего угля, с добавкой 5% активизатора при измельчении до удельной поверхности 700 м/кг получены вяжущие марки М700.
Производство предлагаемого вяжущего позволяет организовать эффективное использование зольных шлаков от сжигания угля в котельных и ТЭЦ и создать базу для производства дешевых вяжущих марок от M150 до М700 с одновременной утилизацией отходов химической промышленности. Эту технологию считаем перспективной.
Источники информации
1. Патент 2271343, С04В 7/153, 15.11.2004.
2. Патент 2243176, С04В 7/28, 27.12.2004.
Таблица 1
Физические характеристики шлаков
Вид шлака
Предельная крупность, мм
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
Истинная плотность, кг/см<sup>3</sup>
Зольный с п.п.п = 10,3%
40
745
2,38
Зольный с п.п.п. = 38,9%
20
560
2,27
Таблица 2
Химический состав шлаков
Вид шлака
Содержание оксидов в минеральной части, %
п.п.п.
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
SO<sub>3</sub>
R<sub>2</sub>O
Зольный с п.п.п. = 10,3%
61,33
20,52
9,41
3,21
2,23
0,42
1,76
10,3
Зольный с п.п.п. = 38,9%
59,70
22,60
6,75
4,06
1,84
0,58
2,63
38,9