Сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Кузьменков Михаил Иванович Плышевский Сергей Васильевич Марчик Елена Вацлавовна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего, включающая каустический доломит и продукт обжига при температуре выше 850 С смеси, состоящей из 70 мас.фосфогипса и 30 мас.глины с содержанием 23 не менее 7 мас. , отличающаяся тем, что содержит каустический доломит, полученный обжигом доломита при 600-700 С в течение 20-80 мин в присутствии 0,1-0,9 мас.хлорида кальция или 0,1-0,6 мас.содового плава, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.каустический доломит 90-97 продукт обжига смеси фосфогипса и глины 3-10. Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству магнезиальных вяжущих. Известно магнезиальное вяжущее 1, полученное из каустического доломита обжигом доломита при температуре 700-775 С в течение 1-1,5 ч, обеспечивающее предел прочности при сжатии образцов 18,7-61,7 МПа после односуточного твердения на воздухе. Недостатком указанного магнезиального вяжущего является использование каустического доломита,полученного при относительно высокой температуре и большой продолжительности обжига. Коэффициент водостойкости образцов из указанного вяжущего не превышает 0,6. Известно магнезиальное вяжущее 2 на основе каустического доломита, полученное из доломита обжигом его в две стадии вначале при 450-550 С в течение 20-120 мин, затем при 600-720 С в течение 5-25 мин. Предел прочности при сжатии образцов, изготовленных из полученного вяжущего, через 1 сут. твердения составляет 46,4-68,0 МПа. Недостатками магнезиального вяжущего, полученного из каустического доломита при двухстадийном обжиге доломита, являются относительно большая общая продолжительность обжига (45-125 мин), а также низкая водостойкость. Коэффициент водостойкости 0,52-0,63. 12124 1 2009.08.30 Известно магнезиальное вяжущее 3 на основе каустического доломита, полученного обжигом доломита также в две стадии вначале при 400-500 С в течение 10-60 мин, затем при 550-680 С в течение 5-20 мин в присутствии 0,5-3,0 бишофита (технического хлорида магния). Прочность образцов, изготовленных из указанного вяжущего, через 7 сут. твердения составляет 50,4-60,0 МПа. Коэффициент водостойкости образцов из указанного вяжущего 0,55-0,6. Недостатками указанного вяжущего являются его низкие прочность и водостойкость. Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего 4, включающая каустический доломит, полученный обжигом доломита при 790-840 С в течение 10-30 мин, и сульфатсодержащую добавку, являющуюся продуктом обжига при температуре выше 850 С смеси, включающей 70 мас.фотогипса и 30 мас.глины с содержанием 23 не менее 7 мас.Полученная сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего содержит, мас.каустический доломит 75-95 сульфатсодержащая добавка 5-25. Предел прочности при сжатии образцов магнезиального вяжущего через 7 сут. твердения составляет 38-50 МПа, коэффициент водостойкости - 0,6-0,8. Основными недостатками магнезиального вяжущего, полученного по прототипу, являются сравнительно низкая прочность, недостаточная водостойкость и длительность твердения магнезиального вяжущего. Задачей изобретения является повышение прочности, водостойкости и уменьшение сроков твердения магнезиального вяжущего. Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего, включающая каустический доломит и продукт обжига при температуре выше 850 С смеси, состоящей из 70 мас.фосфогипса и 30 мас.глины с содержанием А 2 О 3 не менее 7 мас. , отличается тем, что она содержит каустический доломит, полученный обжигом доломита при 600-700 С в течение 20-80 мин в присутствии 0,1-0,9 мас.хлорида кальция или 0,1-0,6 мас.содового плава, при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.каустический доломит 90-97 продукт обжига смеси фосфогипса и глины 3-10. В заявляемой сырьевой смеси для изготовления магнезиального вяжущего используется каустический доломит, отличающийся высокой активностью содержащегося в нем оксида магния. Высокая активность оксида магния по отношению к компонентам сырьевой смеси и затворителю обусловлена низкой температурой обжига (600-700 С). При этой температуре оксид магния в меньшей мере подвергается пассивации. Низкая температура и продолжительность обжига достигаются введением в исходный обжигаемый доломит добавокминерализаторов хлорида кальция (ГОСТ 450-77) или содового плава (ТУ 11303479-86). Указанные добавки выступают в роли катализаторов процесса декарбонизации магнезиальной составляющей доломита 3, образуя с ним твердые растворы, двойные карбонаты или эвтектики. Они приводят к разрушению кристаллической решетки при меньших затратах энергии. Под влиянием указанных добавок происходит появление активных центров вследствие искажения кристаллической решетки доломита, в результате чего ослабевает связь между частицами и увеличивается запас свободной энергии. Это активизирует диссоциацию 3,начинающуюся с анионов СО 32- по схеме СО 32-СО 2 О 2-. Дальнейшее развитие процесса диссоциации 3 в присутствии указанных добавок происходит за счет вовлеченияв эвтектические образования, в результате чего снижаются температура и длительность процесса декарбонизации, приводящие к появлению активного оксида магния. Кроме выполнения роли катализаторов процесса декарбонизации 3 хлорид кальция и содовый плав уже в виде образовавшихся продуктов взаимодействия с каустиче 2 12124 1 2009.08.30 ским доломитом выполняют функцию модификаторов. Они влияют, по-видимому, на формирование кристаллической структуры каустического доломита. Необходимым и достаточным для достижения высокой активности оксида магния в каустическом доломите является введение в исходный доломит 0,1-0,9 мас.хлорида кальция или 0,1-0,6 мас.содового плава. При введении указанных добавок в исходный доломит менее 0,1 полученный каустический доломит в составе сырьевой смеси для получения магнезиального вяжущего не обеспечивает высокие показатели прочности и водостойкости вяжущему, при введении хлорида кальция более 0,9 и содового плава более 0,6 показатели прочности и водостойкости вяжущего либо остаются без изменений, либо понижаются. Полученный в присутствии хлорида кальция или содового плава каустический доломит в составе сырьевой смеси обеспечивает магнезиальному вяжущему повышенные прочность и водостойкость при меньшем содержании продукта смеси фосфогипса и глины. Более высокие, чем у прототипа, прочность и водостойкость достигаются уже при содержании 3 продукта обжига фосфогипса и глины, при его количестве в сырьевой смеси более 10 водостойкость не изменяется. Сырьевую смесь для изготовления магнезиального вяжущего получают следующим образом. Смешивают в сухом состоянии модифицированный каустический доломит и продукт обжига смеси фосфогипса и глины. Затем полученная смесь тщательно перемешивается в течение 2-3 мин с водным раствором хлористого магния плотностью 1200 кг/м 3. Из приготовленной смеси готовят образцы-кубики с ребром 2 см, которые отверждаются в естественных условиях при 202 С в течение 7 сут. Образцы подвергают испытаниям на прочность на сжатие по ГОСТ 310.4-76 и водостойкость по ГОСТ 1810585. Примеры составов предлагаемой сырьевой смеси и свойства магнезиального вяжущего из них приведены в табл. 1, 2. Таблица 1 Режим обжига доломита Предел прочности Содержание добавок,при сжатии черезсоставов Температура мас.Время выдержки,7 сут. твердения,обжига, С Хлорид мин Содовый МПа кальция плав 40 52,6 1 600 0,1 60 64,6 80 70,1 60 59,6 2 600 0,1 80 63,9 20 53,5 3 600 0,6 40 61,6 80 82,8 60 62,9 4 600 0,3 80 65,4 20 60,9 5 600 0,9 40 70,5 80 88,7 20 59,9 6 600 0,6 40 65,9 80 89,4 12124 1 2009.08.30 Продолжение таблицы 1 Режим обжига доломита Предел прочности Содержание добавок,при сжатии черезсоставов Температура мас.Время выдержки,7 сут. твердения,обжига, С Хлорид мин Содовый МПа кальция плав 20 50,7 7 700 0,1 40 60,1 80 80,4 8 700 0,1 80 50,1 20 66,4 9 700 0,3 40 69,7 80 88,4 60 53,0 10 700 0,3 80 66,2 11 700 0,9 20 62,9 40 50,3 12 700 0,6 80 60,2 Прототип 790-840 10-30 38-50 Таблица 2 Содержание компонентов в Свойства магнезиального вяжущего сырьевой смеси, мас.состава Продукт об- Предел прочности при сжатии,из табл. 2. КаустичеКоэффициент жига смеси МПа ский доломит фосфогипса и водостойкости 7 сут. 14 сут. 28 сут. глины 97 3 68,0 78,3 78,5 0,80 1 95 5 66,3 75,0 75,3 0,82 90 10 64,0 74,2 74,6 0,83 97 3 62,1 72,1 73,0 0,90 2 95 5 60,5 70,0 70,7 0,88 90 10 57,3 68,5 69,0 0,86 97 3 86,1 96,4 97,0 0,80 5 95 5 84,2 94,3 94,3 0,81 90 10 80,9 90,7 90,9 0,83 97 3 87,5 97,8 97,8 0,88 6 95 5 85,3 93,5 93,5 0,85 90 10 81,2 92,1 92,3 0,83 97 3 78,3 92,1 92,1 0,93 7 95 5 74,5 89,3 90,0 0,92 90 10 72,0 87,5 87,8 0,90 97 3 58,9 70,5 70,8 0,80 11 95 5 56,1 68,5 68,5 0,81 90 10 54,2 65,3 65,4 0,82 97 3 57,3 70,2 70,2 0,85 12 95 5 55,1 67,9 67,9 0,85 90 10 52,1 65,0 65,1 0,83 Прототип 75-95 5-25 38-50 57-78 67-86 0,68-0,80 4 12124 1 2009.08.30 Как видно из таблицы 2, магнезиальный цемент, изготовленный из предлагаемой сырьевой смеси, имеет более высокую прочность (52,1-87,5 МПа) по сравнению с прототипом (38-50 МПа), водостойкость (коэффициент водостойкости 0,80-0,93, у прототипа 0,68-0,80), меньший срок набора марочной прочности (14 сут., у прототипа 28 сут.). Более высокие прочность и водостойкость магнезиального вяжущего обеспечиваются за счет использования каустического доломита, полученного по указанному режиму, характеризующегося крупнокристаллической структурой, следовательно, для него требуется меньшее количество затворителя для достижения стандартной текучести. Более быстрый темп набора прочности магнезиального вяжущего обеспечивается высокой активностью полученного каустического доломита. Изобретение может быть использовано на ОАО Доломит и на предприятиях, использующих магнезиальное вяжущее для изготовления различных строительных материалов и изделий. Источники информации 1. Патент РФ 2064905 С 1, МПК 6 С 04 В 9/20, 1996. 2. Патент РФ 2063937 С 1, МПК 6 С 04 В 9/00, 1996. 3. Патент РБ 10407 С 1, МПК 6 С 04 В 9/00, 2006. 4. Патент РБ 4902 С 1, МПК 7 С 04 В 9/04, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5