способ получения магнезиального вяжущего

Формула изобретения

Способ получения магнезиального вяжущего, при котором сырье - брусит измельчают, обжигают и размалывают в порошок, отличающийся тем, что указанное сырье измельчают до фракции 0-0,5 мм, затем смешивают со связующим ЛСТ в количестве 3-4% от массы брусита, затворяют водой с растворенным в ней бишофитом в количестве 3-5% от массы брусита, формируют гранулы и обжигают при температуре 800-850°C 1,5-2 ч, охлаждают и размалывают до остатка на сите 0,08 не более 15%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к получению магнезиальных вяжущих.

В качестве сырья для производства магнезиального вяжущего используют различные высокомагнезиальные породы: магнезит, брусит и доломит. Наиболее качественное вяжущее строительного назначения можно получить при обжиге брусита. Известно, что вяжущими свойствами обладает материал, полученный обжигом бруситовой породы при температуре 400-450°C, его относят к жженой магнезии. Недостатками такого вяжущего при использовании его в строительстве являются высокие активность и экзотермичность, приводящие к неравномерности изменения объема и образованию в камне трещин при твердении, что не допускается требованиями ТУ 5745-004-70828456-2005 «Магнезиальное вяжущее».

Известен способ получения извести, в котором для снижения температуры обжига известняк пропитывают солевым раствором - природным рассолом в количестве 0,9-1,6% от массы обжигаемого материала. Рассол включает: CaCl₂, NaCl, MgCl ₂, KCl, SrBr₂, Na₂SO₄ (Патент РФ № 2098369, заявл. 04.03.1996, опубл. 10.12.1997). Пропитанное рассолом сырье обжигают при температуре 850-900°C и получают высококачественную известь.

Известен способ получения обжигового магнезиальнохлоридного цемента, заключающийся в высокотемпературной обработке карбоната магния с добавкой хлорида магния, вводимой в количестве 1 3% от массы исходной породы. Обжиг производится термоударом, с использованием твердого теплоносителя (Федоров Н.Ф. Обжиговый магнезиальнохлоридный цемент / Н.Ф.Федоров, М.А.Андреев // Цемент и его применение. - Май-июнь 2006 г. - С.76-78). Недостатком способа является отсутствие данных по равномерности изменения объема образцов вяжущего.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения магнезиального вяжущего, в котором высокомагнезиальные горные породы, содержащие 15-40 мас.% гидросиликатов магния, дробят до фракции менее 60 мм, обжигают при температуре 1050-1100°C в течение 2-3 часов, затем размалывают в порошок - проход через сито 0,08 - 78-84% (Патент РФ № 2286965, заявл. 23.05.2005, опубл. 10.11.2006). Магнезиальное вяжущее, полученное этим способом, обладает высокой прочностью, обладает равномерностью изменения объема, то есть не склонно к растрескиванию при твердении, а также имеет низкие линейные усадки, но энергоемко из-за высокой температуры обжига исходного сырья.

Предлагаемое изобретение решает задачу получения магнезиального вяжущего, обладающего высокой прочностью и равномерностью изменения объема при одновременном снижении температуры обжига.

Это достигается тем, что бруситовое сырье измельчают до фракции 0-0,5 мм, смешивают с сухим связующим - лигносульфонатом техническим (ЛСТ) в количестве 3-4% от массы брусита, затворяют раствором бишофита, формируют гранулы, обжигают при температуре 800-850°C, далее обожженные гранулы охлаждают и размалывают до порошкообразного состояния.

Добавка ЛСТ позволяет скреплять частицы измельченного материала и формовать гранулы для снижения пылеуноса обжигаемого материала из печи и повышения ее коэффициента полезного действия (КПД).

Количество ЛСТ менее 3% от массы брусита недостаточного для скрепления частиц измельченного материала и формования гранул. Увеличение количества ЛСТ более 4% от массы брусита нерационально, приводит к ненужному перерасходу материала.

Бишофит является модифицирующей добавкой-минерализатором, которая на стадии нагрева бруситовой породы активизирует процесс дегидратации как брусита, так и серпентинов благодаря дестабилизирующему действию на кристаллическую решетку минералов ионов магния и образованию жидкой фазы, а при охлаждении способствует формированию кристаллов оксида магния за счет появления зародышей кристаллизации.

Обжиг при температуре 800-850°C, с добавкой 3-5% бишофита, позволяет получить вяжущее, обладающее равномерностью изменения объема и марочной прочностью не менее 40 МПа.

При введении в бруситовую шихту бишофита менее 3% обжиг при температуре 800-850°C и выдержке при этой температуре 1,5 2 часа не позволяет получить среднеактивное вяжущее. При обжиге такой шихты получается высокоактивное вяжущее, а камень, получаемый после его затворения раствором бишофита, имеет неравномерное изменение объема и разрушается в процессе твердения.

Введение добавки бишофита в количестве более 5% и обжиг при 800-850°C приводит к формированию низкоактивного вяжущего (пережога), склонного к растрескиванию из-за поздней гидратации пережога при твердении.

Обжиг исходной породы при температуре до 800°C, с введением бишофита 3-5%, приводит к получению высокоактивного вяжущего, характеризующегося равномерностью изменения объема при твердении. Вяжущее, обожженное при температуре более 850°C с добавкой бишофита в количестве 3-5%, малоактивно, обладает низкой прочностью, содержит значительное количество пережога, что ведет к образованию трещин в получаемом камне в поздние сроки твердения.

Примеры конкретного осуществления способа.

Пример 1

Брусит размалывали до остатка на сите 0,5 не более 5%, брали навеску в количестве 1000 г, что соответствовало 100%, пробу брусита смешивали всухую до однородного состояния с 3% ЛСТ. Сухую смесь затворяли 17% воды с добавлением в нее бишофита, взятого в количестве 6% от массы брусита. Из полученной смеси формировали гранулы диаметром 3-4 см, затем их помещали в печи, и производили нагрев печи с гранулами до 800°C, и далее гранулы выдерживали при этой температуре 1,5 часа, охлаждение проводили на воздухе в течение 3 часов. Затем гранулы измельчали до остатка на сите 0,08 не более 15%, из полученного порошка изготавливали образцы-кубики с ребром 2 см для определения прочности и образцы-лепешки для определения равномерности изменении объема. Испытание вяжущего проводили в соответствии с ГОСТом 1216.

Твердение происходило при влажности воздуха 60-80% и температуре воздуха 20±2°C в течение 28 суток.

Пример 2

Брали следующий состав, %:

Брусит	100
ЛСТ	3,0
Бишофит	4,0
Вода	17,0
Температура обжига	800°C
Время изотермической выдержки	1,5 ч

Изготавливали образцы по методике, изложенной в примере 1.

Пример 3

Брали следующий состав, %:

Брусит	100
ЛСТ	3,0
Бишофит	4,0
Вода	17,0
Температура обжига	800°C
Время изотермической выдержки	2 ч

Изготавливали образцы по методике, изложенной в примере 1.

Пример 4

Брали следующий состав, %:

Брусит	100
ЛСТ	3,0
Бишофит	4,0
Вода	17,0
Температура обжига	850°C
Время изотермической выдержки	1,5 ч

Изготавливали образцы по методике, изложенной в примере 1.

Пример 5

Брали следующий состав, %:

Брусит	100
ЛСТ	3,0
Бишофит	4,0
Вода	17,0
Температура обжига	850°C
Время изотермической выдержки	2 ч

Изготавливали образцы по методике, изложенной в примере 1.

Пример 6

Брали следующий состав, %:

Брусит	100
ЛСТ	3,0
Бишофита	2,0
Вода	17,0
Температура обжига	850°C
Время изотермической выдержки	2 ч

Изготавливали образцы по методике, изложенной в примере 1.

Полученные результаты иллюстрируются данными, приведенными в таблице.

№ п/п	Состав, мас.%	Предел прочности при сжатии через 1 сутки, МПа	Предел прочности при сжатии через 28 суток, МПа	Равномерность изменения объема
1	Пример 1	1-2	28-30	Сквозные трещины
2	Пример 2	13-16	45-47	Трещины отсутствуют
3	Пример 3	12-15	41-44	Трещины отсутствуют
4	Пример 4	12-14	41-43	Трещины отсутствуют
5	Пример 5	10-13	40-42	Трещины отсутствуют
6	Пример 6	27-30	35-38	Сеть трещин, разрушение на отдельные блоки

Вяжущее, получаемое по заявленному способу, обладает высокой прочностью и равномерностью изменения объема. Возможность осуществления обжига при низких температурах позволяет уменьшить энергозатраты при производстве вяжущего.