способ получения гипсового вяжущего

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО, включающий механоактивацию смеси двуводного гипса с негашеной известью, отличающийся тем, что механоактивацию указанной смеси осуществляют без внешнего термовоздействия на нее в условиях саморазогрева смеси в интервале температур от комнатной до 40^oС при отсутствии реакции дегидратации двуводного гипса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что механоактивацию смеси негашеной извести с двуводным гипсом ведут при их отношении 0,01 0,43.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве негашеной извести используют известковую пыль.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству гипсовых вяжущих и может быть использовано в промышленности строительных материалов для изготовления различных строительных изделий плит, панелей, облицовочных плиток и др.

Известен способ получения гипсоизвесткового вяжущего путем совместного помола известково-гипсовой смеси при соотношении гипс известь (1:0,5) (1:1) и последующего выдерживания ее в термоизолированном реакторе, где происходит процесс дегидратации дигидрата сульфата кальция и гашения извести [1]

Недостатком данного способа получения гипсоизвесткового вяжущего является усложнение технологии производства вяжущего и увеличение энергетических затрат на его производство из-за необходимости использования специального термоизолированного реактора, применения термообработки молотой гипсоизвестковой смеси при 140-150^оС, малая прочность изделий: прочность при сжатии растворов из гипсоизвестковых смесей составляет 2-3 МПа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ приготовления гипсового вяжущего путем совместного помола смеси дигидрата сульфата кальция (двуводного гипса и в виде фосфогипса) и негашенной извести при соотношении извести к гипсу 0,43-0,54 при температуре в установленном режиме 120-153^оС до степени дегидратации двуводного гипса 40-65% стехиометрического содержания в нем влаги [2]

Недостатком этого способа получения вяжущего является необходимость поддержания в реакционной зоне, где происходит механоактивация гипсоизвестковой смеси, температуры 120-153^оС, что является причиной усложнения оборудования и технологии изготовления вяжущего и увеличения материальных и энергетических затрат на его получение.

Задачей изобретения является упрощение технологии получения вяжущего и снижение материальных и энергетических затрат на его производство за счет получения качественно нового гипсового вяжущего при обычной комнатной температуре.

Задача решается тем, что в способе получения гипсового вяжущего, включающем механоактивацию смеси двуводного гипса с негашеной известью, активацию указанной смеси осуществляют без внешнего термовоздействия на нее в условиях саморазогрева смеси в интервале температур от комнатной до 40^оС при отсутствии реакции дегидратации двуводного гипса. Механоактивацию смеси негашеной извести с гипсом ведут при их соотношении 0,01-0,43 (по массе), в качестве известкового компонента сырьевой смеси используют известковую пыль.

Сущность изобретения состоит в подборе условий и режима проведения способа получения нового гипсового вяжущего: механохимическая активация смеси негашеной извести с двуводным гипсом (1:3) при обычной комнатной температуре приводит к образованию продуктов присоединения извести к гипсу основных солей, сульфатов гидроксокальция с упрощенной формулой в мономерном виде (СаОН)₂SО₄Н₂О. При соотношении известь: гипс меньше 0,33 возможно образование основных солей на поверхности гипсовых частиц, а боеле 0,33 известковых частиц.

Образующиеся основные соли при контакте способны к протеканию поликонденсационных процессов с механоактивированными и гидроксилированными частицами гипса и между собой, что и определяет их вяжущие свойства.

В рассматриваемом способе производятся действия, обеспечивающие получение нового гипсового вяжущего за счет присоединения извести к гипсу с образованием основных солей, обладающих вяжущими свойствами, а именно механохимическая активация смеси негашеной извести с гипсом при обычной комнатной температуре. При использовании для механоактивации смеси извести с гипсом лабораторной вибромельницы продолжительность механоактивации составляет всего 1-3 мин.

Таким образом, в способе получают новое, гипсовое вяжущее путем механоактивации смеси гипса с негашеной известью при обычной комнатной температуре без протекания реакции дегидратации.

На фиг.1 представлены рентгенограммы: а извести, б гипса (дигидрата кальция), в механоактивированной смеси негашенной извести и гипса (20% СаО), г камня, изготовленного прессованием механоактивированной смеси, содержащей 20% негашенной извести и 80% гипса.

На фиг.2 представлены ИК-спектры; а негашеной извести, б гашеной извести, в гипса, г механоактивированной смеси гипса с 20% извести, g камня, изготовленного из смеси гипса с 20% СаО.

П р и м е р. В качестве компонентов сырьевых смесей, подвергающихся механоактивации, используют негашеную (комовую) известь и известковую пыль Белгородского комбината строительных материалов, гипсовый камень Артемовского месторождения.

Отвешенные количества негашеной извести (или известковой пыли) и гипсового камня подвергают совместному помолу при обычной комнатной температуре в вибромельнице VМ-4 в течение 1-3 мин, в результате чего имеет место активация сырьевой смеси с образованием продуктов присоединения извести к гипсу, что подтверждается данными рентгенофазового анализа (фиг.1) и ИК-спектроскопии (фиг.2).

В рентгенограммах механоативированной смеси гипса с 20% негашеной извести отсутствуют по линии, характерные для дифрактограмм полуводного гипса (нет дифракционных линий 6,0, 3,48, 3,0, 2,80, 2,34), негашеной извести (нет дифракционных линий 2,76 2,39 1,69 и др.), фактически нет гашеной извести гидроксида кальция, так как интенсивность дифракционной линии 2,637 мала, а линия 4,928 вообще отсутствует, зато появляются линии 3,50 и 2,88, т.е. имеет место образование новой фазы, которая характеризуется линиями 3,50, 2,88 2,637.

ИК-спектры (фиг. 2) свидетельствуют о том, что гидроксогруппы присутствуют в механоактивированной смеси гипса с негашеной известью (наличие пиков в области частот 3600 см^-1), хотя и в незначительном количестве по сравнению с известью.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о том, что при помоле смеси гипса с известью не происходит образование полуводного гипса и гашеной извести, как это следует из известных способов негашеная известь в полученной механоактивированной смеси также отсутствует. Следовательно, происходит присоединение оксида кальция и гипсу. Такое присоединение возможно лишь с образованием основных солей согласно упрощенной схеме

CaSO₄2H₂O + CaO __ (CaOH)₂SO₄H₂O или при модифицировании ими поверхности гипса или извести.

Экспериментально установлено, что в процессе механоактивации температура сырьевой смеси возрастает до 30-40^оС.

Для определения вяжущих свойств механоактивированной смеси молотую смесь увлажняют (В/Т-0,1) и изготавливают цилиндрические образцы диаметром и высотой 20 мм и плитки размером 50х50х10 мм прессованием при удельном давлении прессования 20 МПа. Образцы твердеют в обычных воздушных условиях при комнатной температуре. Прочность образцов определяют в возрасте 7 сут по ГОСТ 8462-85.

Водопоглощение образцов по массе определяют по относительному приросту массы образцов после 48 ч выдерживания образцов в воде комнатной температуры.

Составы смесей и результаты испытаний образцов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предел прочности при сжатии образцов, изготавливаемых по предлагаемому способу (составы 1-8) удовлетворяет ГОСТам для стеновых изделий (530-80, 125-79, 379-79). Содержание в смеси негашеной извести выше 30% нецелесообразно из-за удорожания изделий и вяжущего.

Таким образом, данный способ получения вяжущего позволяет без тепловой обработки изделий и необходимого для нее оборудования получать вяжущее нового качественного состава, из которого можно изготавливать стеновые и изделия. В результате имеет место упрощение технологии изготовления гипсовых вяжущих и снижение энергетических, а следовательно, и материальных затрат на производство вяжущего.