Состав сырьевой смеси для получения магнезиального вяжущего
COMPOSITION OF CRUDE MIXTURE FOR PRODUCING MAGNESIA BINDER

Изобретение относится к производству вяжущих строительного назначения и может быть использовано для получения изделий на его основе, таких как стекломагнезиальные листы, тяжелые магнезиальные бетоны, газо и пенобетоны на магнезиальном вяжущем, наливные полы и другие изделия различного назначения для промышленного и гражданского строительства.
Известен способ получения вяжущего из дробленного доломитового сырья, который подразумевает стадийную термообработку и последующий помол. В качестве сырья используется предварительно дробленный доломит до фракции 5 - 25 мм, без использования каких-либо добавок позволяющих оптимизировать обжиг и предотвратить разложение карбонатной части доломита. Первой стадией термообработки является нагрев сырья до температур 450 - 550°С в течение 20 - 120 минут в реакторе кипящего слоя и вторая стадия с нагревом до 600 - 720°С в течение 5 - 25 минут во вращающейся печи. Патент на изобретение РФ № 2063937, МПК: C04B 9/00, опубликован 1996.07.20.
Недостатком данного способа является высокая продолжительность обжига с использованием нескольких тепловых агрегатов, также не учитывается стойкость вяжущего к растрескиванию, вызываемому неравномерным изменением объема при твердении. Использование чистого доломитового сырья и отсутствие добавок-минерализаторов в составе сырьевой смеси нерационально по отношению к ресурсу готовой породы, так как термическая диссоциация магниевой и кальциевой составляющей доломита протекают в пересекающихся температурных интервалах, таким образом невозможно полностью разложить магниевую составляющую не затронув кальциевую. Продукт диссоциации кальциевой составляющей - оксид кальция является вредной примесью для магнезиального вяжущего, продукты его гидратации вызывают растрескивание искусственного камня в поздние сроки твердения. При полной диссоциации магниевой составляющей не достигается показателей максимальной прочности искусственного камня на основе такого вяжущего.
Известен способ получения магнезиального вяжущего, который подразумевает использование смеси магнезита и доломита с натрием хлористым подаваемым в виде водного раствора методом орошения из форсунок и последующий обжиг при температурах 600 - 750°С в течение 1 - 2 часов в зависимости от исходного минералогического состава шихты с последующим помолом в шаровой мельнице. Предполагается использование доломита фракции до 60 мм. Патент на изобретение РФ № 2469004, МПК: C04B 9/20; F27B 1/00, опубликован 2012.12.10.
Недостатком данного способа является отсутствие равномерного распределения добавки в виде водного раствора натрия хлористого в объеме сырьевой смеси. Не аргументировано использование фракции сырьевой смеси 30…60 мм, очевидно, что крупный размер частиц делает невозможным процесс диффузии раствора натрия хлористого к центру зерен сырьевой смеси, что способствует неравномерному процессу протекания процесса обжига сырьевой смеси. Что ведет к снижению прочностных характеристик за счет неполного разложения основных фаз. Содержание неразложившегося сырья в готовом продукте является вредной примесью, поскольку препятствует полной гидратации по всему объему магнезиального камня, что ведет к спаду целого ряда физико-механических характеристик. Также не учитывается стойкость вяжущего к растрескиванию, вызываемому неравномерным изменением объема при твердении. Помимо этого, не обосновано содержание хлорида магния в массе шихты в количестве 0,5 % и не понятно, каким образом добавка влияет на процесс декарбонизации внутри зерен.
Техническим результатом заявленного технического решения является получение вяжущего строительного назначения, позволяющего получить строительные материалы с улучшенными физико-механическими и физико-химическими характеристиками. Заявленный состав отличается повышенной эффективностью и позволяет усовершенствовать технологию обжига, путем снижения температуры реакции диссоциации магниевой составляющей доломита и длительности термических процессов.
Технический результат достигается тем, что состав сырьевой смеси включает доломитовую породу фракции 0…5 мм, нитрат калия, нитрат натрия и лигносульфонат технический в следующем соотношении компонентов, мас. %: доломитовая порода - 97,75; нитрат калия - 0,50; нитрат натрия - 1,25; лигносульфонат технический - 0,50.
Введение в смесь нитрата калия в количестве 0,50 % от массы доломитовой породы и нитрата натрия в количестве 1,25 % от массы доломитовой породы позволяет снизить температуру разложения магниевой составляющей доломитовых пород до температурного диапазона, не пересекающегося с температурным диапазоном разложения кальциевой составляющей доломитовых пород, что позволяет получать вяжущее, не загрязненное вредоносной примесью оксида кальция при низких энергозатратах. При содержании нитрата калия и нитрата натрия в количестве менее 0,50 и 1,25% от массы доломитовой породы соответственно, не достигается необходимый эффект снижения температуры разложения магниевой составляющей и существует риск получения некачественного вяжущего, содержащего большое количество неразложившегося доломита и небольшой процент свободного оксида магния. Повышение содержания нитрата калия и нитрата натрия до значений, превышающих 0,50 и 1,25% от массы доломитовой породы соответственно, нецелесообразно и повышает себестоимость готового продукта.
Лигносульфонат технический вводится в сырьевую смесь в количестве 0,50% от массы доломитовой породы в качестве связующего компонента для снижения уровня пылеуноса на начальных этапах обжига во вращающихся печах. При содержании лигносульфоната технического в смеси менее 0,50% от массы доломитовой породы связующий эффект менее выражен и не препятствует образованию пылеуноса. При содержании лигносульфоната технического более 0,50% от массы доломитовой породы наблюдается эффект расслаивания сырьевой смеси после ее увлажнения.
Состав сырьевой смеси для получения магнезиального вяжущего иллюстрирован примерами, приведенными в таблице.
Состав исходного сырья
Масса в %
Температурный режим, °С
Выдержка, час.
Физико-механические свойства полученного продукта
Прочность на сжатие, МПа
Склонность к растрескиванию
Сроки схватывания,мин
НС
КС
Mg(CaCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>KNO<sub>3</sub>NaNO3ЛСТ
97,750.501.250.50
500
2
68
Нет
170
240
550
1.5
73
Нет
150
210
600
1
66
Нет
190
230
Как следует из данных таблицы, указанные температурные диапазоны, состав исходного сырья и временная выдержка являются оптимальными для получения качественного магнезиального вяжущего на основе доломитов.
Способ получения магнезиального вяжущего из сырьевой смеси по заявленному составу подразумевает тщательное перемешивание основных компонентов сырьевой смеси до состояния однородности в сухом виде в двухвальном смесителе. Дозировка компонентов производится согласно составу в процентах от общей массы сухого сырья. Сухая сырьевая смесь увлажняется подогретой до 50…60°С водой в количестве не более 8% от массы сухой сырьевой смеси. ЛСТ выступает в качестве связующего компонента для предотвращения повышенного пылеуноса на стадии обжига. Смесь солей нитратов в указанной пропорции выступает в качестве минерализаторов процесса обжига доломитовой породы. Обжиг осуществляется во вращающихся печах при температурах 500…600°С в течение 1…1,5 часов. Охлажденный продукт измельчается в мельнице роторного типа до тонины помола 0…80 мкм, содержание частиц свыше 80 мкм не должно превышать 20% от массы продукта.