способ получения активного ангидрита

Формула изобретения

1. Способ получения активного ангидрита, заключающийся в том, что измельченное гипсосодержащее сырье обрабатывают серной кислотой с последующей ее нейтрализацией кальцийсодержащим материалом, отличающийся тем, что используют серную кислоту 98%-ную при соотношении указанное сырье: указанная кислота (5-20):1 вес.ч., а нейтрализацию осуществляют до получения рН смеси не менее 7.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего материала используют СаО, или Са(ОН)₂, или СаСО ₃, или CaSiO₃.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цементам на основе сульфата кальция, а именно к способам получения ангидрита из гипсосодержащих минеральных материалов, и может найти применение при производстве строительных материалов и изделий.

Известен способ получения фтористого водорода, основанный на реакции плавикового шпата с концентрированной серной кислотой (Большая советская энциклопедия, т.28, с.114-115,- М.: Советская энциклопедия, 1978 г):

CaF ₂+H₂SO₄=2HF+CaSO ₄.

В результате этого способа, кроме основного продукта - фтористого водорода, получают второй продукт - техногенный ангидрит или фторангидрит, являющийся производственным отходом. Ввиду того, что фторангидрит в качестве примесей содержит некоторое количество серной кислоты и фтористых соединений, а также состоит в основном из неактивной, водонерастворимой формы сульфата кальция, он не находит широкого применения в народном хозяйстве и, как правило, уходит в отвал. Это отрицательно сказывается на экологии окружающей среды.

Известен способ получения ангидрита из гипсосодержащих материалов (природного гипса, фосфогипса, борогипса и др.) посредством их дегидратации. С указанной целью гипсосодержащее минеральное сырье подвергают обжигу при температуре 400-850°С (Х.Брюкнер и др. Гипс. Изготовление и применение гипсовых строительных материалов. Пер. с нем. Под ред. В.Б.Ратинова, М.: Стройиздат, 1981 г., с.16; В.В.Иваницкий и др. Фосфогипс и его использование, М.: Химия, 1990 г., с.77).

Недостаток способа - высокие энергозатраты на обжиг сырья.

Известен способ получения ангидритового цемента (А.С. СССР №443009, МПК С04В 11/02, Б.И. №34-74 г. Прототип). Данный способ осуществляется в две стадии и заключается в следующем. На первой стадии из двуводного гипса получают ангидрит, для чего гипс размалывают, затворяют раствором серной кислоты и выдерживают при температуре 50-60°С. На второй стадии из полученного ангидрита приготавливают ангидритовое вяжущее посредством нейтрализации серной кислоты щелочью, например NaOH, которая одновременно является ускорителем схватывания. Продукты нейтрализации серной кислоты CaSO₄ ·2H₂O и Na₂SO ₄ служат кристаллизаторами твердения ангидрита.

Недостаток способа - расход тепловой энергии на подогрев смеси гипса и раствора серной кислоты.

Поставлена задача - исключить затраты тепловой энергии при получении ангидрита.

Эта задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом измельченное гипсосодержащее сырье обрабатывают серной кислотой с последующей ее нейтрализацией кальцийсодержащим материалом. Согласно изобретению используют серную кислоту 98%-ную при соотношении указанное сырье : указанная кислота (5-20):1 вес. ч., нейтрализацию осуществляют до получения рН смеси не менее 7. При этом в качестве кальцийсодержащего материала используют СаО или Са(ОН)₂, или СаСО ₃, или CaSiO₃.

Описание способа

Исходное гипсосодержащее сырье - природный гипсовый камень, фосфогипс, борогипс и др. измельчают. Измельченное сырье смешивают с концентрированной 98%-ной серной кислотой в соотношении гипсосодержащее сырье : серная кислота (5-20):1 вес. ч. Смесь перемешивают. После этого производят нейтрализацию серной кислоты до рН смеси не менее 7, для чего в указанную смесь вводят измельченный кальцийсодержащий материал, например СаО, Са(ОН)₂, СаСО ₃, CaSiO₃ и др. Смесь снова перемешивают. В результате получают активный техногенный ангидрит, пригодный для приготовления ангидритового вяжущего.

Пример осуществления способа

В измельченный до размеров частиц не более 1,2 мм фосфогипс с влажностью 20% вносили 98%-ную серную кислоту в количестве 10% массы фосфогипса и перемешивали в течение 20 мин. В эту смесь добавляли молотый известняк с размерами частиц не более 1,2 мм в количестве 110% относительно массы серной кислоты, т.е. достаточном для нейтрализации кислоты и доведения рН смеси не менее 7. После этого смесь снова перемешивали в течение 40 мин.

Из полученного ангидрита приготавливалось вяжущее. С этой целью в ангидрит вводился ускоритель схватывания К ₂SO₄ в количестве 1,5% относительно массы ангидрита. Указанная смесь затворялась водой из расчета получения цементного теста нормальной густоты по ГОСТ 310.3-76.

Из ангидритового вяжущего изготавливались кубики размером 40×40×40 мм, которые просушивались при температуре 20-25°С и влажности воздуха 65-80% в течение 28 суток. Испытания прочности на сжатие кубиков в соответствии с ГОСТ 310.4-81 показали, что среднее значение предела прочности на сжатие кубиков составило 25 кг/см².

Таким образом, полученный активный техногенный ангидрит может быть использован для приготовления различных строительных растворов, а также формовочных смесей при изготовлении строительных изделий.

Технический результат - исключение затрат тепловой энергии при приготовлении ангидрита.