Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составу портландцементного клинкера.
Известна сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера, которая включает компоненты, масс. %: известняк - 71,0- 76,0, мел - 16,0- 17,0, перлит - 7,0- 10,0 и отходы металлолитейного производства - 1,0-2,0 [Патент Республики Армения AM № 2204].
Недостатком является то, что при ее получении используется метод автоклавной обработки, что существенно удорожает композиционное вяжущее и усложняет технологический процесс производства.
Другим аналогом является сырьевая смесь, которая содержит следующие компоненты, масс. %: карбонатный компонент - 62,1-87,9, глинистый компонент - 10,0-22,0, железосодержащий компонент - 1,0-5,0, отходы производства - шлам станции нейтрализации сточных вод - 0,1-5,9, песок 1,0-5,0. [Патент Республики Беларусь BY № 23563].
Недостатками являются многокомпонентность, сложность дозирования в динамическом режиме большого количества добавок, установка дополнительных бункеров хранения и дозаторов, что значительно усложняет технологическую линию.
Наиболее близкой к заявляемому является сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера с нормированным минералогическим составом, включающий карбонатный и алюмосиликатный компоненты, а также корректирующую железистую добавку. [Патент RU № 2129997].
Недостатками являются многокомпонентность составов, сложность дозирования, корректирующую железистую добавку и смесь двух карбонатных компонентов с меньшим титром содержание двуокиси кремния.
Целью является снижение себестоимости изготовления портландцементного клинкера за счет уменьшения количества дорогих добавок, а также повышение активности клинкера.
Поставленная цель достигается тем, что в начале производится расчет сырьевой смеси, который является одним из важнейших условий для получения клинкера с заданными характеристиками. Расчет сырьевой смеси заключается в определении соотношений между ее компонентами на основе химического состава сырьевых материалов и заданных характеристик клинкера.
Заявленное техническое решение поясняется следующими графическими изображениями:
- в таблице 1 приведен химический состав сырьевых материалов;
- в таблице 2 приведено оптимальное процентные соотношения сырьевой смеси;
- в таблице 3 приведены показатели прочности,
и принципиальная технологическая схема приготовления портландцементного клинкера.
Состав и свойства портландцементного клинкера предопределяется следующими характеристиками:
- химическим составом клинкера;
- значениями коэффициента насыщения и модулей.
По ГОСТу коэффициент насыщения (КН) колеблется в пределах 0,8 – 0,95, силикатный модуль n = 1,7 – 3,5, глиноземный модуль р =1,0-3,0.
Химический состав исходных сырьевых материалов приведен в таблице 1.На основании проведенных расчетов было выявлено оптимальное процентное соотношения сырьевой смеси: известняк - 64,1%; каолиновая глина - 17,5%, сульфат кальцийсодержащий отход (СКО), например, алюминиевого производства – 15,4% и корректирующая добавка – гипс – 3%(таб.2).
Заявленный портландцементный клинкер изготавливается из таких основных компонентов как известняк, каолиновая глина, сульфат кальцийсодержащий отход производства и корректирующая добавка – гипс – 3% при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Известняк - 64,1
Каолиновая глина - 17,5
Сульфат кальцийсодержащий отход – 15,4
Гипс - 3
Портландцементный клинкер изготовляли путем отжига следующим образом. Сырьевую смесь из известняка, каолиновой глины и СКО в количестве 20-30 г поместили в корундовый огнеупорный тигель, который накрыли крышкой (пластинкой из огнеупорного материала), поместили в лабораторную муфельную печь и выдержали при температуре 1120-1180°С в течении 60 минут. Температура в печи контролировалась платинородиевой термопарой. После изотермической выдержки тигель с образцами извлекли из печи, но подвергли быстрому охлаждению.
Остывшие образцы раздробили, измельчили и получили целевой продукт в виде спекшихся гранул - портландцементный клинкер. Для корректировки срока схватывания добавили гипс.
Для определения прочности на сжатие и изгиб из полученной смеси изготовили кубики соответственно размерами 50Х50Х50мм и 40Х40Х120мм. Испытания на прочность при сжатии и изгибе провели на гидравлическом прессе ПСУ-10.
На основании показания манометра предел прочности при сжатии Rсж образца в момент разрушения определяли по формуле:
где Р – разрушающая нагрузка, кгс; S – площадь поршня, см2
Передел прочности при изгибе Rизг образца практически определяют так же, как и при испытании на сжатие по формуле:
где Р – разрушающая нагрузка, кгс; l – расстояние между опорами, см; b – ширина образца, см; h – толщина образца, см.
Полученные результаты свидетельствуют, что ввод 15,4% отходов СКО улучшает размалываемость клин
кера и прочностные показатели портландцемента при этом сохраняются на том же уровне (таб.3).
