сырьевая смесь для производства клинкера

Формула изобретения

Сырьевая смесь для производства цементного клинкера, содержащая известняк, глину, активные минеральные добавки, отличающаяся тем, что она содержит в качестве активных минеральных добавок пыль электрофильтров от газоочистки сбросных газов электролиза алюминия и шлам газоочистки сбросных газов электролиза алюминия и дополнительно углеродистую смесь графита, кокса, угля, образующуюся при ремонте электролизеров производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

указанная пыль электрофильтров	5-10
указанный шлам газоочистки	5-10
указанная углеродистая смесь	10-20
известняк и глина	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам смеси для производства клинкера, который может быть использован в производстве цемента.

Известна сырьевая смесь для производства клинкера, содержащая карбонатные горные породы с высоким содержанием углекислого кальция и глинистые породы, содержащие кремнезем, глинозем и окись железа [1, стр.159], приготовленная сухим или мокрым способом. Указанная смесь спекается при температуре до 1650°С. Полученный клинкер смешивается с двуводным гипсом и размалывается. Недостаток этой смеси заключается в том, что не корректируется состав смеси и соответственно снижается качество цемента.

Наиболее близким к предлагаемому является сырьевая смесь, содержащая известняк, глину и добавки, которые подвергают совместно дроблению и измельчению [1, стр.165] и направляют на спекание сухим или мокрым способом. В качестве теплоносителя применяют природный газ, уголь, мазут. В сырьевой смеси применяют природные минералы определенного состава. Состав смеси не меняется, в результате не представляется возможным регулировать гидравлическую активность цемента.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в повышении качества клинкера, повышении прочности, морозостойкости и химической активности путем введения в сырьевую смесь активирующих добавок и теплоносителя.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в оптимизации вещественного состава сырьевой смеси, повышении температуры спекания и усреднении минералогического и химического состава клинкера, повышении качества клинкера.

Для достижения изобретением технического результата сырьевая смесь для производства цементного клинкера содержит известняк, глину, активные минеральные добавки, содержит в качестве активных минеральных добавок пыль электрофильтров от газоочистки сбросных газов электролиза алюминия и шлам газоочистки сбросных газов электролиза алюминия и дополнительно углеродистую смесь графита, кокса, угля, образующуюся при ремонте электролизеров производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пыль электрофильтров	5-10
шлам газоочистки	5-10
углеродистая смесь	10-20
известняк и глина	остальное.

Углеродистая смесь графита, кокса, угля - отход производства алюминия, образующийся при ремонте электролизеров и содержащий, мас.%: F 8-13; Аl₂O ₃ 12-18; Na 7-14; СаО 1-4; MgO 0,5-3; Fe 1-5; SiO₂ 12-20; С 35-47.

Пыль электрофильтров - отход газоочистки сбросных газов электролиза алюминия, содержащий, мас.%: F 25-35; Аl 5-18; Na 8-15; Са 0,5-3; Mg 0,2-1,0; FeO 1-5; SiO₂ 0,2-1,8; S 2-8%, сульфаты 0,8-3,0; смола 2-5.

Шлам газоочистки - отход газоочистки сбросных газов электролиза алюминия, содержащий, мас.%:F 25-45; Аl₂O₃ 10-20; Na 12-30; СаО 0,3-1,0; Fe 2-5; SiO₂ 0,5-2,0; S 3-7.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что для спекания клинкера применяют добавки фтористого натрия NaF, криолита, глинозем Аl₂O₃, которые снижают температуру плавления и образования клинкерных минералов C₃S, C₂S, С₃А, C₄ AF. Образуются новые клинкерообразующие минералы С₃ А; C₄AF, которые обладают большей химической активностью, чем CS, C₂S и C₃S, и в итоге повышается качество клинкера и соответственно качество цемента. Повышается прочность и морозоустойчивость цемента и возрастает скорость схватывания и твердения при одновременном снижении температуры пропаривания бетонных изделий. За счет добавок в сырьевую смесь криолита и глинозема увеличивается количество алюминатов в смеси при спекании, что приводит к повышению качества клинкера и его гидравлической активности.

Добавки в сырьевую смесь криолита глинозема и фтористых солей натрия и оксидов железа снижают температуру плавления смеси, что обеспечивает более равномерный состав клинкера с образованием новых минералов с прочной и стабильной кристаллической решеткой клинкерных минералов. Добавки в сырьевую смесь теплоносителя в виде угля, кокса, графита повышают температуру расплава, при этом более интенсивно протекают реакции образования новых минералов клинкера, увеличивается жидкоподвижность расплава, что приводит к выравниванию химического и минерального состава клинкера и увеличивает его гидравлическую активность.

В качестве активных добавок в сырьевую смесь предлагается использовать отходы алюминиевого производства, образующиеся при ремонте электролизеров и в результате переработки продуктов газоочистки сбросных газов электролиза алюминия. Состав отходов приведен в таблице 1.

Пример: для исследований составили сырьевую смесь из просушенных материалов. Сырьевую смесь проплавили в лабораторной печи при температуре 1650°С. Полученный клинкер размололи до крупности 350 м²/кг, изготовили кубики 70×70×70 см и балочки 4×4×16 см, уплотняли на виброплощадке в течение 3 минут. Твердение образцов осуществляли в возрасте 28 суток по гостовским методикам. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

По указанной методике приготовили смеси с добавками углеродистой смеси, пыли электрофильтров, шлама газоочистки в различных соотношениях этих добавок, произвели спекание смесей, исследовали качество полученных клинкеров и бетонов, изготовленных из опытных клинкеров.

Во всех случаях (опыты 1, 2, 3, таблица 2) качество было выше, чем у клинкера, полученного по прототипу. Предлагаемые добавки в клинкерные смеси способствовали повышению качества бетонов.

Предлагаемое изобретение позволяет обезвредить и утилизировать отходы алюминиевой промышленности, которые в настоящее время захораниваются в могильниках и складируются в отвалах и шламонокопителях.

Источники информации

1. Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников B.C. Минеральные вяжущие вещества, «Стройиздат», 1979, стр.159 (абзац 2). Стр.165.

Таблица 1
Добавки для клинкера	Химический состав, мас.%
F	Аl	Na	Са	Mg	FeO	SiO2	S	сульфаты	смола	углерод
Пыль из электрофильтров	31.02	13.09	11.42	0.9	0.34	2.83	0.64	5.2	1.45	3.84
Шлам газоочистки	32.07	13	21.94	0.5		3.6	0.89	5.2
Углеродистая смесь графита, кокса, угля	10.3	15.6	10.41	1.44	1.2	2.5	16.62				42.37