Затворитель магнезиального цемента на основе каустического доломита

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЗАТВОРИТЕЛЬ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ЦЕМЕНТА НА ОСНОВЕ КАУСТИЧЕСКОГО ДОЛОМИТА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Плышевский Сергей Васильевич Марчик Елена Вацлавовна Кузьменков Михаил Иванович Пинаев Геннадий Федорович Ильин Виктор Павлович Бабец Михаил Анатольевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(56)1039912 , 1983.2199503 2, 2003.2158249 2, 2000.2155240 1, 2000. КУЗЬМЕНКОВ М.И. и др. // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия . Химия и технология неорганических веществ. - 2007. - Вып. . - С. 51-53.(57) Затворитель магнезиального цемента на основе каустического доломита, представляющий собой карналлитовый рассол с частично выделенными из него путем термической обработки хлоридами калия и натрия или откорректированный по содержанию хлоридов калия и натрия рассол подземного выщелачивания бишофита, при этом плотность рассола составляет 1,25-1,35 г/см 3 и он содержит 27,5-31,5 мас.хлорида магния, 0,4-1,1 мас.хлорида калия и 0,1-0,7 мас.хлорида натрия. Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве магнезиальных вяжущих на основе каустического магнезита, доломита и солевых затворителей. Известно применение в качестве затворителя магнезиального цемента на основе каустического магнезита, хлормагниевого рассола карналлитового производства плотностью 1,2-1,25 г/см 3 в сырьевой смеси для изготовления строительных изделий, преимущественно ксилолитовых блоков, и способ их изготовления 1. Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, преимущественно ксилолитовых блоков, включает, мас. ч. каустический магнезит 1-1,5 древесный опил 2,8-3,3 хлормагниевый рассол карналлитового производства плотностью 1,2-1,25 г/см 3 1,4-1,9 каолин 0,04-0,08 полиорганосилоксан 0,01-0,03 ультрамарин синий 0,03-0,07. Хлормагниевый рассол представляет собой раствор карналлитовой руды (ГОСТ 1610970) в воде. Состав образующегося после растворения руды карналлитового щелока, используемого для затворения, г/л 2 152,9117,0927,7. В пересчете на плотность раствора 1,2-1,25 г/см 3 состав затворителя в мас.2 12,2-12,79,4-9,82,2-2,3 вода - остальное. 14835 1 2011.10.30 Недостатком данного затворителя является большое содержание хлоридов калия и натрия, что снижает физико-механические свойства магнезиального вяжущего (прочность на сжатие, водостойкость и др.). Для повышения физико-механических свойств полученные с использованием такого затворителя изделия подвергают вымачиванию для выделения из них водорастворимых соединений и последующему высушиванию. Указанное усложняет технический процесс и увеличивает энергозатраты. Известно использование в качестве затворителя каустического магнезита в магнезиальном вяжущем водных растворов хлорида магния или бишофита 2. Магнезиальное вяжущее 2 включает каустический магнезит, хлористый магний или бишофит, сульфат кальция, аморфную двуокись кремния и воду при следующем соотношении компонентов, мас.каустический магнезит 35-51, хлористый магний или бишофит 17-24, сульфат кальция 6-10, аморфная двуокись кремния 1,5-3, вода - остальное. Затворитель для приготовления указанного магнезиального вяжущего получают растворением хлористого магния или бишофита в расчетном количестве воды до плотности 1,2-1,22 г/см 3. Хлористый магний является веществом реактивной квалификации и выпускается по ГОСТ 4209-77. Представляет собой гигроскопичный порошок, отвечает химической формуле - 2 62. Содержит основного вещества не менее 98 и минимальное содержание примесей, в т.ч.не более 0,01 не более 0,75 . При плотности затворителя 1,2-1,22 г/см 3 концентрация 2 в водном растворе составляет 22,5-24,5 , а хлоридов калия и натрия согласно расчету не более 0,005 и 0,39 соответственно. Бишофит или магний хлористый технический выпускается по ГОСТ 7759-73. Содержит основного вещества (262) не менее 97 и ионовине более 0,8 . В пересчете на хлориды калия и натрия их сумма составляет 1,5-2,0 . Затворитель плотностью 1,2-1,22 г/см 3, приготовленный на основе бишофита, будет иметь по расчетным данным следующий состав, мас.2 22,5-24,50,58-1,05 вода - остальное. Недостатком затворителя на основе хлористого магния реактивной квалификации является низкая концентрация хлорида магния, а также небольшое содержание в нем хлоридов натрия и калия, которые при твердении магнезиального цемента выполняют роль стимуляторов процесса гидратации оксида магния, являющегося активным компонентом магнезиального цемента, и образования конечных продуктов твердения - три- и пентагидрооксихлорида магния. Причем большее влияние на процесс твердения и повышение прочности на сжатие оказывает хлорид калия. Недостатком затворителя на основе бишофита является неконтролируемое соотношение хлоридов калия и натрия в растворе, а также низкое содержание в затворителе хлорида магния. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является затворитель каустического магнезита, используемый в композиции на основе магнезиального вяжущего 3, включающей каустический магнезит, активную добавку,гидросиликат магния, заполнитель и затворитель - водный раствор хлористого магния(бишофита) плотностью 1,20-1,25 г/см 3, при этом затворитель содержит модифицирующий комплекс хлоридов щелочных металлов, содержание которых 8-12 от массы хлористого магния, при следующем соотношении компонентов, мас.каустический магнезит 10-30 активная минеральная добавка 0,7-1,4 гидросиликат магния 0,35-0,95 раствор хлористого магния 30-350,3-0,60,3-0,6, где- , или , или 4 заполнитель - остальное. В данном изобретении затворитель на основе бишофита, модифицированный хлоридом натрия в сочетании с хлоридом калия или лития и аммония, имеет по расчетным данным следующий состав, мас.2 22,5-27,50,9-1,450,9-1,45 вода остальное. 2 14835 1 2011.10.30 Недостатком данного затворителя является повышенное содержание в нем хлоридов щелочных элементов (учитывая и их содержание в бишофите) - 2,38-3,95 . Согласно прототипу указанные хлориды в рекомендуемом количестве выполняют роль активаторов гидратации оксида магния каустического магнезита и формируют слабозакристаллизованную структуру магнезиального камня, что позволяет релаксировать внутренние напряжения и предупреждать растрескивание материалов при эксплуатации. При указанном положительном влиянии хлоридов щелочных элементов в затворителе они снижают водостойкость цементного камня, могут способствовать образованию высолов на поверхности изделий. Для устранения нежелательного воздействия повышенного содержания хлоридов в магнезиальный цемент необходимо вводить различные добавки, что усложняет в целом компонентный состав магнезиального вяжущего. Задачей изобретения является повышение прочностных показателей магнезиального вяжущего, преимущественно на основе каустического доломита, и активности затворителя за счет оптимизации содержания в нем хлоридов магния, натрия и калия. Поставленная задача решается тем, что затворитель магнезиального цемента на основе каустического доломита представляет собой карналлитовый рассол с частично выделенными из него путем термической обработки хлоридами калия и натрия или откорректированный по содержанию хлоридов калия и натрия рассол подземного выщелачивания бишофита, при этом плотность рассола составляет 1,25-1,35 г/см 3 и он содержит 27,531,5 мас.хлорида магния, 0,4-1,1 мас.хлорида калия и 0,1-0,7 мас.хлорида натрия. Предлагаемый в качестве затворителя магнезиального цемента обработанный хлормагниевый рассол плотностью 1,25-1,35 г/см 3, содержащий, мас.2 27,5-31,50,4-1,10,1-0,7, позволяет повысить прочностные показатели магнезиального вяжущего на основе каустического доломита и активность завторителя. Карналлитовый рассол получают подземным выщелачиванием водой карналлитовой руды по оборотной схеме до достижения рассолом содержания хлоридов магния, калия и натрия, мас.2 18,67-20,884,5-6,062,62-4,5 вода - остальное. Плотность рассола колеблется в пределах 1,18-1,24 г/см 3. Карналлитовый рассол подвергают термической обработке с последующим охлаждением и постадийным частичным отделением хлоридов калия и натрия. В результате обработки карналлитового рассола получают водный раствор хлорида магния с требуемой плотностью и контролируемым содержанием хлоридов калия и натрия. В качестве исходного рассола для получения затворителя путем термообработки, охлаждения и удаления хлоридов калия и натрия может быть также использован хлормагниевый рассол карналлитового производства. Предлагаемым техническим решением также предусматривается использование для получения затворителя магнезиального цемента рассола, образующегося при подземном растворении бишофита, скорректированного по содержанию хлоридов магния, калия и натрия. По энергозатратам в регионах, где имеются такие солепромыслы, предпочтительно получение обработанного природного рассола бишофита, обработанного карналлитового рассола, полученного подземным растворением карналлита, обработанного хлормагниевого рассола карналлитового производства. Содержание в обработанном карналлитовом рассоле хлорида калия в пределах 0,41,8 и хлорида натрия в пределах 0,1-1,4 при различном их количественном сочетании в указанных пределах является необходимым и достаточным для получения магнезиального камня с высокими прочностными показателями. Содержание в обработанном карналлитовом или бишофитовом рассоле указанных модифицирующих добавок до 0,5 приводит при затворении каустического доломита к существенному снижению прочности магнезиального камня. Повышение содержания хлоридов калия и натрия в обработанном карналлитовом рассоле более 3,2 также снижает прочность магнезиального цемента на основе каустического доломита. 3 14835 1 2011.10.30 Изобретение поясняется примером. Каустический доломит получали обжигом природного доломита при температуре 825 С в муфельной печи с выдержкой при этой температуре 30 мин. После охлаждения обожженного продукта его подвергали помолу до остатка на сите 008 10 . Получали магнезиальный цемент состава, мас.- 24,8 3 - 71,2 примеси - 4,0. Цемент при проведении эксперимента хранился в герметичной упаковке. На основе магнезиального цемента и затворителя - обработанных карналлитового рассола или рассола бишофита плотностью 1,25-1,35 г/см 3 с различным содержанием в них хлоридов калия и натрия готовили цементную пасту, из которой методом заливки готовили образцы-кубы с размером ребра 2 см. Массовое соотношение цемента и затворителя брали равным 21. Твердение образцов осуществлялось на воздухе. Активность магнезиального вяжущего и прочность цементного камня определяли раздавливанием образцов-кубов через разные сроки твердения с помощью гидравлического пресса ИП-100. Для сравнения аналогично готовили образцы на затворителях по прототипу. Их получали растворением магния хлористого 6-водного (ГОСТ 4209-77) и бишофита (ГОСТ 7759-73) в воде до плотности раствора 1,25 г/см 3 с добавлением затем предлагаемого в прототипе количества хлоридных добавок - хлоридов калия и натрия. Примеры составов заявляемого затворителя магнезиального цемента и прочностные свойства магнезиального вяжущего приведены в таблице. Состав затворителей и прочностные свойства магнезиального вяжущего Природа затворителя обработанный карналлитовый рассол то же обработанный рассол бишофита раствор хлористого магния (прототип) раствор бишофита Как видно из таблицы, содержание хлоридов калия и натрия в предлагаемом затворителе в количестве 0,4-1,1 и 0,1-0,7 при его плотности 1,25-1,35 г/см 3 обеспечивает вяжущему более высокие прочностные показатели, чем у прототипа. Обусловлено это тем, что суммарное содержание хлоридов калия и натрия в предлагаемом хлормагниевом рассоле ниже, чем у прототипа - 0,5-1,8 против 1,8-2,9 в модифицированном затворителе на основе реактивного хлористого магния и 2,38-3,95 в модифицированном затворителе на основе бишофита, а также более высокая плотность затворителя - 1,25-1,35 г/см 3 против 1,20-1,25 г/см 3. Кроме того, повышение плотности затворителя и снижение общего содержания хлоридов в предлагаемых пределах повышает активность затворителя, увеличивает скорость набора прочности магнезиального вяжущего в начальные сроки твердения. Причем более активным является затворитель с преобладающим содержанием . 4 14835 1 2011.10.30 Таким образом, предлагаемый в качестве затворителя магнезиального цемента - обработанный хлормагниевый рассол плотностью 1,25-1,35 г/см 3, содержащий, мас.2 27,5-31,50,4-1,10,1-0,7, позволяет повысить прочностные показатели магнезиального вяжущего на основе каустического доломита и активность завторителя. Источники информации 1. Патент РФ 2062763, МПК 604 28/30,04 1826,04 11120. Сырьевая смесь для изготовления строительных изделий, преимущественно ксилолитовых блоков, и способ их изготовления / ВЧернухо Е.В.Мокрушина Заявл. 15.07.1993 Опубл. 27.06.1996. 2. Патент РФ 2104979, МПК 604 9/04. Магнезиальное вяжущее / Н.И.Айзенштадт,М.С.Вилесова, А.А.Никитенко, Ю.Н.Киреев Заявл. 03.04.1997 Опубл. 20.02.1998 // Бюл.5. 3. Патент РФ 2290380 1, МПК 604 28/30,04 111/20. Композиция на основе магнезиального вяжущего / Л.Я.Крамар С.В.Нуждин Б.Я.Трофимов Заявл. 27.07.2005 Опубл. 27.12.2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5