способ получения магнезиального вяжущего

Формула изобретения

Способ получения магнезиального вяжущего путем обжига природного доломита до разложения карбоната магния на MgO и CO₂ с последующим измельчением продукта обжига, отличающийся тем, что в продукте обжига устанавливают коэффициент качества обжига К_к.о по отношению CO₂/MgO 1,07 1,72 и в процессе обжига стабилизируют указанный коэффициент путем изменения температуры или времени обжига, при этом при К_к.о<1,07 уменьшают один из указанных параметров, а при К_к.о>1,72 увеличивают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии вяжущих веществ, в частности, к производству магнезиальных вяжущих веществ, например, каустического доломита, путем обжига природных доломитов и доломитизированных горных пород и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Известен способ получения магнезиальных вяжущих (каустического доломита) из доломита путем обжига доломита в шахтных или вращающихся печах методом полуобжига, обеспечивающего диссоциацию карбонита магния при сохранении в готовом продукте карбоната кальция (1). Известный способ обжига имеет существенный недостаток, связанный с нестабильностью вяжущих свойств полученного продукта, низким уровнем вяжущих свойств, а также возможностью неравномерного изменения объема при твердении. Эти явления вызываются образованием в продуктах обжига низкоактивного оксида магния в результате неоптимального режима обжига.

Указанные недостатки могут быть преодолены в предлагаемом способе получения магнезиального вяжущего из доломита обжигом, который ведется по режиму, обеспечивающему коэффициент качества обжига К_к.о., равный соотношению массовых долей СО₂ и MgO в обжигаемом продукте в пределах 1,07-1,72. При обжиге доломита конкретные параметры обжига (температуру и время выдержки) выбирают по коэффициенту качества обжига, равному отношению СО₂: MgO и определяемому по калибровочному графику, который представляет расчетную зависимость содержания оксида магния (мас.) от содержания СО₂ (мас.) в обожженном продукте.

Калибровочный график строят расчетным путем исходя из химического состава исходных доломитов. Расчет калибровочного графика ведется по точкам, отвечающим количеству условно образующегося оксида магния при диссоциации MgCO₃. Например, точки можно рассчитывать через 5 мас. MgO. Рассчитав при этом количество оставшегося в системе СО₂ и других составляющих и приведя к 100% получим значение оксида магния и СО₂, которые будут координатами данной точки. Последней точкой можно взять максимальное значение содержания MgO в доломите согласно химическому анализу. По построенному таким образом графику, зная количество СО₂ в обожженном доломите, которое определяется с помощью кальциметра по ГОСТ 22688-77, находят количество оксида магния и рассчитывают коэффициент качества обжига К_к.о..

На фиг. 1 приведены калибровочные графики для доломитов с химическим составом: MgO 21,20% CaO 29,89% примеси 2,72% п.п.п. 46,25% (кривая 1) и MgO 19,92% CaO 30,06% примеси 4,64% п.п.п. 45,38% (кривая 2).

Предлагаемый способ реализуется путем назначения такого режима обжига для каждого конкретного доломита (температура и длительность), который обеспечивает значение коэффициента качества обжига (К_к.о. CO₂/MgO) в пределах 1,07-1,72. Значение коэффициента качества обжига технологической пробы, отобранной при обжиге, должно находиться в этих пределах. Если коэффициент качества обжига получился меньше нижнего предела, необходимо снизить температуру или длительность обжига, если К_к.о. больше верхнего предела необходимо увеличить температуру или длительность обжига.

Результатом соблюдения условия К_к.о. 1,07-1,72 является повышение стабильности и уровня вяжущих свойств при отсутствии неравномерного изменения объема при твердении.

Характеристика "качества обжига", определяемая с помощью коэффициента качества обжига К_к.о., включает также условие получения магнезиального вяжущего из доломита максимальной активности.

Предлагаемый способ получения магнезиального вяжущего из доломита может быть представлен в виде условной схемы (см. фиг.2).

Примеры реализации способа получения магнезиального вяжущего из доломита.

Пример 1. Доломит (химический состав: MgO 21,20% CaO 29,83% примеси 2,72% п. п.п. 46,25%) после дробления и классификации загружали в печь для обжига. В процессе обжига при температуре 700^oС и длительности 1,5 ч была отобрана проба, в которой определяли с помощью кальциметра содержание СО₂, затем по калибровочному графику (фиг.1, кривая 1) MgO и рассчитывали коэффициент качества обжига К_к.о., который оказался равным 5,00. Это значение К_к.о. значительно превышает верхний рекомендуемый предел и означает, что степень обжига недостаточна и качество продукта низкое. Увеличение температуры до 800^oС при той же длительности (1,5 ч) привело к снижению коэффициента качества обжига до 0,94, что меньше нижнего предела. Это указывает на пережог материала и снижение его качества.

Обжиг этого же доломита при температуре 750^oС и длительности 1,5 ч дает магнезиальное вяжущее, характеризуемое коэффициентом качества, равным 1,16. Это значение находится в указанных пределах значений К_к.о., что свидетельствует о хорошем качестве обжига и полученного материала.

В таблице приведены значения прочности при сжатии полученных при разных режимах обжига вяжущих материалов, которые подтверждают вышесказанное.

Пример 2. Доломит (химический состав: MgO 19,92% CaO 30,06% примеси 4,64% п.п.п. 45,38%) готовили для обжига как в примере 1. Обжигали при температуре 750^oС и длительности 1 ч. Анализ отобранной пробы показал значение К_к.о., равное 1,72 (согласно кривой 2 на фиг.1), которое является верхней границей установленного предела. Это значит, что качество обжига гарантирует хорошее качество готового продукта (см. табл.).

Обжиг при 750^oС и длительности 1,75 ч характеризуется для данного доломита значением К_к.о., равным 1,01, что свидетельствует о пережоге доломита и снижении качества магнезиального вяжущего.

Обжиг доломита при 750^oС и длительности 1,25 ч характеризуется значением К_к.о., равным 1,23, что свидетельствует о качественном обжиге.

Пример 3. Доломит, исследуемый в примере 2, обжигали при 775^oC и длительности 1,0 ч и получили коэффициент качества обжига, равный 1,33. Это значение соответствует установленному пределу и обжиг считается качественным.

Доломит, обожженный при 775^oС и длительности 0,75 ч характеризуется коэффициентом качества обжига К_к.о. 1,89, который выходит за верхнюю границу, а значит, материал плохо обожжен.

Доломит, обожженный при 775^oC и длительности 1,25 ч, характеризуется коэффициентом качества обжига, равным 1,07, что является нижней границей значений К_к.о. и, таким образом, обеспечивает хорошее качество обжига.

Доломит, обожженный при 775^oС и длительности 1,5 ч, характеризуется коэффициентом качества обжига, равным 1,02, что свидетельствует о пережоге и низком качестве обжига.

Из полученных вяжущих готовили образцы-кубики размером 30х30х30 мм для определения прочности при сжатии. Образцы готовились из теста нормальной густоты (ГОСТ 1216-87 "Порошки магнезиальные каустические") и твердели на воздухе одни сутки, после чего измерялась прочность при сжатии. Для испытания на равномерность изменения объема из теста нормальной густоты готовили образцы-лепешки диаметром 6 см и толщиной 1 см. Срок твердения лепешек одни сутки на воздухе при 20-22^oС. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таким образом, при соблюдении режима обжига, обеспечивающего "качество обжига", характеризуемого коэффициентом качества обжига К_к.о. в пределах 1,07-1,72 гарантируется наряду с требуемой фазовой характеристикой (присутствие в обожженном доломите необходимого количества MgO при отсутствии CaO_св. ) также высокое качество готового продукта (высокий уровень вяжущих свойств).