СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО ВЯЖУЩЕГО
PRODUCTION METHOD OF SULFURIC BINDER

Изобретение относится к области строительства и может использоваться для изготовления вяжущего материала при производстве строительных изделий и ведении ремонтно-восстановительных работ.
2
Известен способ получения серного цемента, содержащего техническую серу и тонкомолотый минеральный наполнитель кварцевый песок, характеризующийся тем, что серу перемалывают совместно с указанным наполнителем до достижения удельной поверхности не менее 2000 см/г при соотношении серы и наполнителя 1:1. Данный способ является наиболее близким аналогом (авт.св. №2319674, Мухамадиев В.Х, Шагитов И.Н; дата публикации 10.03.2005).
Известный способ позволяет изготавливать базовый серный цемент, который унифицирует технологический процесс и расширяет сферу применения серы в строительстве в качестве универсального вяжущего. Однако при измельчении серы существует опасность взрыва, поэтому помол обычно проводят в бескислородной среде, а это дополнительные финансовые затраты. Совместный помол мягкой серы и твердого наполнителя - кварцевого песка - снижает эффективность помола вследствие образования подушки из размолотой серы, которая мешает помолу песка. Для устранения данного недостатка необходимо использовать аппараты, снабженные системой сепарации. В результате происходит разделение смеси, которую потом необходимо повторно смешивать, что усложняет процесс, повышает энергозатраты.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в снижении материальных затрат, упрощении технологического процесса, обеспечении безопасности производства, решении экологических проблем.
3
Для достижения указанного технического результата сера в жидком виде перемешивается с мелкодисперсным наполнителем, в качестве которого используется мелкодисперсный, с размером частиц менее 60 мкм, кальцитосодержащий техногенный отход. Также в состав смеси может быть введен заполнитель - кварцевый песок. Выбор наполнителя обусловлен его исходной дисперсностью, а также пористостью, в результате чего при взаимодействии серы и кальцита (СаСО) на границе фаз происходят адсорбционные процессы и избирательная фильтрация серы в глубь минерального зерна, приводящие к формированию структурно-механических связей, образованию структур повышенной прочности.
В качестве мелкодисперсного наполнителя могут использоваться дефекат или шлам химической очистки воды тепловых электростанций.
3
Дефекат является отходом сахарного производства с содержанием кальцита (СаСО) 60-85% и размером частиц менее 50 мкм. Микронные размеры кальцита в дефекате обусловлены технологией очистки сахарного сиропа. Использование дефеката в качестве сырья для получения серного вяжущего позволит сахарным заводам освободиться от отходов производства.
3
Шлам химической очистки воды является отходом тепловых электростанций, образующийся при удалении из питательной воды паровых котлов солей жесткости с содержанием кальцита (СаСО) 70-95%, глинистых минералов 5-20%, соединений железа 5-25% и размером частиц менее 60 мкм. Использование шлама химической очистки воды в качестве сырья для получения серного вяжущего позволяет тепловым электростанциям освободиться от отходов производства.
Получение серного вяжущего состоит в следующем: сера, наполнитель и заполнитель, в случае его введения в состав, через дозаторы поступают в обогреваемый смеситель, где смесь при температуре 150-180°С доводится до однородного состояния. В качестве наполнителя используют мелкодисперсный (менее 60 мкм) кальцитосодержащий техногенный отход, в качестве заполнителя - кварцевый песок при следующем соотношении: сера 35-95%, наполнитель 5-55%, заполнитель - остальное. При этом наполнитель может быть предварительно высушен до постоянной массы либо применяться при его исходной влажности 20-35%, в этом случае он обезвоживается при тепловой обработке в смесителе.
Такой способ может применяться для изготовления вяжущего, которое применяется в дорожном строительстве, а также при производстве строительных изделий.
Свойства серного вяжущего, получаемого предлагаемым способом, могут быть изменены или улучшены за счет введения добавок (например, пластификаторов и модификаторов).
Примеры осуществления предлагаемого изобретения.
Пример 1
3
Вяжущее готовили на основе серы производства НПО «Нижнекамскнефнехим» (содержание серы 99%), дефеката Буинского сахарного завода РТ (содержание кальцита Са-СО% 60-85%).
В смеситель через дозаторы поступает расчетное количество серы и наполнителя-дефеката (исходная влажность 29%) любого состава №1, 2, 3, 4 (табл.1), где при температуре 150°С смесь доводится до однородного состояния. Смесь перемешивают до окончания удаления влаги из дефеката, о чем говорит прекращение выделения из смесителя пузырей водяного пара. Полученное серное вяжущее заливают в формы, после охлаждения анализируют и проводят испытания образцов. Результаты испытания приведены в таблице 1.
Таблица 1
№ п/п
Сера, %
Дефекат, %
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Водопоглощение, %
Прочность на сжатие,кг/см<sup>2</sup>
1
45
55
1,928
1,14
427
2
50
50
1,937
1,12
454
3
53
47
1,944
0,95
438
4
55
45
1,975
0,92
480
Пример 2
3
Вяжущее готовили на основе серы производства НПО «Нижнекамскнефнехим», дефеката Буинского сахарного завода РТ (содержание кальцита СаСО% 60-85%) и кварцевого речного волжского песка (модуль крупности Мкр=1.6).
В смеситель через дозаторы поступает расчетное количество серы, наполнителя-дефеката (исходная влажность 0%) и заполнителя - кварцевого песка любого состава №1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (табл.2), где при температуре 150°С смесь доводится до однородного состояния. Полученное серное вяжущее заливают в формы, после охлаждения анализируют и проводят испытания образцов.
Результаты испытания приведены в таблице 2.
Таблица 2
№ п/п
Сера, %
Дефекат, %
Кварцевый песок, %
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Водопоглощение, %
Прочность на сжатие, кг/см<sup>2</sup>
1
50
5
45
2,132
0,5
210
2
50
10
40
2,189
0,7
215
3
50
15
35
2,230
0,5
274
4
50
20
30
2,167
0,7
209
5
35
29
36
1,831
1,0
175
6
37
31
32
1,806
1,2
172
7
40
32
28
1,378
1,5
158
8
42
34
24
1,699
1,3
130
9
47
38
15
1,735
1,3
177
Пример 3
3
Вяжущее готовили на основе серы производства НПО «Нижнекамскнефтехим», шлама химической очистки воды Казанской ТЭЦ-1 (содержание кальцита СаСО% 70-95%).
В смеситель через дозаторы поступает расчетное количество серы и наполнителя-шлама химической очистки воды (исходная влажность 32%) любого состава №1, 2, 3, 4 (табл.3), где при температуре 150°С смесь доводится до однородного состояния. Смесь перемешивают, до окончания удаления влаги из шлама, о чем говорит прекращение выделения из смесителя пузырей водяного пара. Полученное серное вяжущее заливают в формы, после охлаждения анализируют и проводят испытания образцов.
Результаты испытания приведены в таблице 3.
Таблица 3
№ п/п
Сера, %
Шлам, %
Плотность, г/см<sup>3</sup>
Водопоглощение, %
Прочность на сжатие,кг/см<sup>2</sup>
1
60
30
2,100
1,0
294
2
55
45
2,103
1,1
308
3
50
50
1,906
1,4
298
4
45
55
1,899
1,5
285
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить вяжущее, имеющее удовлетворительные физико-механические показатели, а также снизить материальные затраты, упростить технологический процесс, обеспечить безопасность производства, утилизировать отходы некоторых производств.