способ получения вяжущего

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.

Описание изобретения к патенту

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 900-1200^oС. 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 900^oС 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.

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 200-600^oС 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.

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.