RU2286965C1 - Method of manufacturing magnesia binder - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacture of building materials.

SUBSTANCE: invention, in particular, relates to manufacturing magnesia binder from high-magnesia rocks: magnesite and brucite containing magnesium hydrosilicates, such as serpentinites, ultrabasites, etc., and also from intentionally composed blend of magnesite with naturally occurring magnesium hydrosilicates. In particular, high-magnesia rocks containing 15-40% magnesium hydrosilicates are crushed into fraction below 60 mm, which is fired for 2-3 h at 1050-1100^oC and then ground into powder, 78-84% of which pass through screen no. 008. Invention can be used in manufacture of slabs and panels for interior facing of buildings, stools, stair steps, and also for manufacturing dry building mixes, heat-insulation materials and articles, and for forming cast-in-place floors.

EFFECT: enabled manufacture of high strength magnesia binder with no trend to cracking and having low linear shrinkage upon solidification, and extended resource of raw materials for magnesia binders.

3 tbl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к способу получения магнезиального вяжущего из отходов сырья для производства магнезиальных огнеупоров, включающих высокомагнезиальные горные породы (магнезита или брусита) и гидросиликаты магния - серпентиниты, ультрабазиты и т.п., а также из специально составленной шихты магнезита с природными гидросиликатами магния.The invention relates to the production of building materials, and in particular to a method for producing magnesian binders from waste materials for the production of magnesian refractories, including high-magnesian rocks (magnesite or brucite) and magnesium hydrosilicates - serpentinites, ultrabasites, etc., as well as from a specially formulated charge magnesite with natural magnesium hydrosilicates.

Известна сырьевая смесь для получения вяжущего (RU 937396, С 04 В 9/06, 1982), содержащая серпентинит и известняк в следующем соотношении, мас.%:Known raw material mixture to obtain a binder (RU 937396, 04 V 9/06, 1982), containing serpentinite and limestone in the following ratio, wt.%:

ИзвестнякLimestone 63...6763 ... 67 СерпентинитSerpentinite 33...3733 ... 37

Обжиг указанной смеси производится во вращающейся цементообжигательной печи при 1400°С. В полученной системе находится активный двухкальциевый силикат и окись магния в основном в активной форме и частично в связанном состоянии в виде форстерита и магнезиоферрита. Указанный магнезиальный цемент имеет довольно высокую прочность, но требует высоких температур обжига (до 1400°С), имеет весьма значительную линейную усадку, кроме того, это вяжущее наиболее эффективно при производстве огнеупоров.The firing of this mixture is carried out in a rotary cement kiln at 1400 ° C. The resulting system contains active dicalcium silicate and magnesium oxide mainly in the active form and partially in the bound state in the form of forsterite and magnesioferrite. The specified magnesia cement has a fairly high strength, but requires high firing temperatures (up to 1400 ° C), has a very significant linear shrinkage, in addition, this binder is most effective in the manufacture of refractories.

Известна также сырьевая смесь для изготовления магнезиального вяжущего (RU 2089523, С 04 В 9/00), включающая доломит и серпентинизированный ультрабазит при следующем соотношении компонентов, мас.%:Also known is the raw material mixture for the manufacture of magnesia binder (RU 2089523, C 04 B 9/00), including dolomite and serpentinized ultrabasite in the following ratio, wt.%:

ДоломитDolomite 40...8040 ... 80 Серпентинизированный ультрабазитSerpentine Ultrabasite 20...60.20 ... 60.

Указанную смесь подвергают обжигу при температуре 780°С в течение 2 часов. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, - сокращение сроков схватывания и повышение адгезии к древесине.The specified mixture is fired at a temperature of 780 ° C for 2 hours. The technical result achieved by using the invention is to reduce the setting time and increase adhesion to wood.

Недостатком этого решения является низкая прочность камня, получаемого при твердении вяжущего, а также ограничение области использования получаемого вяжущего (применение только при изготовлении древесно-минеральных изделий), что, возможно, связано с высокими усадками в формирующемся камне при твердении вяжущего и образованием трещин в жесткой системе.The disadvantage of this solution is the low strength of the stone obtained during hardening of the binder, as well as the limitation of the area of use of the obtained binder (use only in the manufacture of wood-mineral products), which may be associated with high shrinkage in the forming stone during hardening of the binder and cracking in the hard system.

Известно вяжущее (SU 1433924, С 04 В 9/00), включающее компоненты в следующем соотношении, мас.%:Known astringent (SU 1433924, 04 04 9/00), including components in the following ratio, wt.%:

Оксид магнияMagnesium oxide 25-4525-45 Обожженный серпентинBurnt Serpentine 47-6747-67 Хлористый или сернокислый магнийMagnesium Chloride or Sulfate остальное.rest.

Это вяжущее обеспечивает прекрасные показатели по прочности и линейным усадкам при твердении. Недостатком являются дополнительные расходы энергии на обжиг серпентина.This binder provides excellent strength and linear shrinkage during curing. The disadvantage is the additional energy costs for firing serpentine.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ по патенту RU 2245862 (С 04 В 35/03, С 04 В 9/06).Closest to the claimed invention is the method according to patent RU 2245862 (C 04 B 35/03, C 04 B 9/06).

Шламовые отходы производства талька, содержащие 73% магнезита, 20% талька, 5% хлорита и 2% других минералов, после грубой очистки, дробления и сортировки до фракции 0...20 мм подвергают предварительной сушке, затем обжигают 3 часа в печи при 900°С, размалывают в порошок до фракции 0,08 мм для получения магнезиальных связующих. Полученное вяжущее соответствует требованиям ГОСТ 1216-87. Этот способ считается экономичным, безотходным и экологически безопасным.Sludge waste from talc production, containing 73% magnesite, 20% talc, 5% chlorite and 2% other minerals, after rough cleaning, crushing and sorting to a fraction of 0 ... 20 mm, is subjected to preliminary drying, then calcined for 3 hours in an oven at 900 ° C, grind into powder to a fraction of 0.08 mm to obtain magnesia binders. The resulting binder meets the requirements of GOST 1216-87. This method is considered economical, non-waste and environmentally friendly.

Однако к вяжущим, используемым в строительстве, предъявляются требования, отличные от требований, предъявляемых к вяжущим для огнеупорных материалов. Кроме того, не приводятся данные о качестве изделий, производимых из полученных материалов: о прочности, склонности к трещинообразованию при твердении и величине линейных деформаций. Заявляемое изобретение решает задачу получения магнезиального вяжущего строительного назначения из магнезиальных пород с повышенным содержанием серпентинита, не пригодных для производства огнеупоров, обладающего высокой прочностью, не склонного к растрескиванию и имеющего низкие линейные усадки при твердении.However, requirements for binders used in construction are different from the requirements for binders for refractory materials. In addition, data on the quality of products made from the obtained materials are not presented: strength, tendency to crack formation during hardening and the magnitude of linear deformations. The claimed invention solves the problem of obtaining magnesian binder for construction purposes from magnesian rocks with a high content of serpentinite, not suitable for the production of refractories, which has high strength, is not prone to cracking and has low linear shrinkage during hardening.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения магнезиального вяжущего используют в качестве сырья высокомагнезиальные горные породы, содержащие гидросиликаты-серпентиниты 15-40 мас.%, которые дробят до фракции менее 60 мм, обжигают при температуре 1050-1100°С в течение 2-3 часов, затем размалывают в порошок до прохода через сито 008 - 78-84 мас.%.This goal is achieved due to the fact that in the method for producing magnesian binder high-magnesian rocks containing hydrosilicates-serpentinite 15-40 wt.% Are used as raw materials, which are crushed to a fraction of less than 60 mm, calcined at a temperature of 1050-1100 ° С for 2-3 hours, then grind into powder until passing through a sieve 008 - 78-84 wt.%.

Дробление породы до фракции менее 60 мм обеспечивает наименьшие потери материала при последующем обжиге во вращающейся печи.Crushing the rock to a fraction of less than 60 mm ensures the least loss of material during subsequent firing in a rotary kiln.

Обжиг при температуре 1050-1100°С в течение 2...3 часов обеспечивает получение магнезиального вяжущего средней активности, характеризующегося высокими показателями по прочности, малыми линейными усадками и отсутствием склонности к растрескиванию.Firing at a temperature of 1050-1100 ° C for 2 ... 3 hours provides obtaining a magnesian binder of average activity, characterized by high strength indicators, small linear shrinkage and lack of tendency to cracking.

Термическая обработка указанных магнезиальных пород при более низких температурах (при времени обжига до 6...8 часов) ведет к образованию вяжущего высокой активности, подверженного растрескиванию в начальные сроки твердения и при воздействии воды.The heat treatment of these magnesian rocks at lower temperatures (with firing times up to 6 ... 8 hours) leads to the formation of an astringent high activity, prone to cracking in the initial stages of hardening and when exposed to water.

Повышение температуры и времени обжига приводит к снижению активности основной составляющей вяжущего - оксида магния вследствие его кристаллизации и перехода в периклаз, который может вызвать растрескивание изделий на основе полученного вяжущего в более поздние сроки воздушного твердения (это явление может проявить себя в течение года) или при хранении образцов в воде (в течение 7 суток).An increase in the temperature and firing time leads to a decrease in the activity of the main component of the binder - magnesium oxide due to its crystallization and transition to periclase, which can cause cracking of products based on the binder obtained in the later stages of air hardening (this phenomenon can manifest itself within a year) or storing samples in water (for 7 days).

Химический состав исходных пород приведен в таблице 1, минералогический - в таблице 2.The chemical composition of the source rocks is shown in table 1, mineralogical - in table 2.

Таблица 1Table 1 ПородаBreed Содержание оксидов, мас.%The content of oxides, wt.% MgOMgO Fe₂O₃ Fe ₂ O ₃ CaOCao SiO₂ SiO ₂ ПППRFP БруситоваяBrucite 54...6854 ... 68 0,1...0,20,1 ... 0,2 3,3...6,83.3 ... 6.8 2,1...5,62.1 ... 5.6 26...3326 ... 33 МагнезитоваяMagnesite 42...4742 ... 47 0,5...1,20.5 ... 1.2 0,5...4,70.5 ... 4.7 0,1...4,80.1 ... 4.8 49...5349 ... 53 Таблица 2table 2 ПородаBreed Содержание минералов, мас.%The content of minerals, wt.% БруситBrucite МагнезитMagnesite ДоломитDolomite КальцитCalcite Гидросиликаты магнияMagnesium Hydrosilicates БруситоваяBrucite 57...8057 ... 80 Следы...6Traces ... 6 Следы...7Traces ... 7 Следы...8Traces ... 8 15...3015 ... 30 МагнезитоваяMagnesite -- 52...7552 ... 75 Следы...5Traces ... 5 Следы...6Traces ... 6 20...4020 ... 40

Характеристики предлагаемых магнезиальных вяжущих представлены в таблице 3.The characteristics of the proposed magnesia binders are presented in table 3.

Из представленных в таблице данных видно, что породы магнезита и брусита, включающие серпентиниты в количестве 15...40%, обеспечивают получение качественного вяжущего только в результате обжига при 1050...1100°С и выдержке при указанных температурах не менее 2 и не более 3 часов. Породы, включающие незначительные примеси железа, например бруситы, после обжига образуют вяжущее с высокой белизной, что позволяет рекомендовать его использование для получения декоративных отделочных материалов, минеральных красок, шпаклевок.From the data presented in the table it can be seen that the rocks of magnesite and brucite, including serpentinites in the amount of 15 ... 40%, provide high-quality binder only as a result of firing at 1050 ... 1100 ° C and aging at the indicated temperatures for at least 2 and not more than 3 hours. The rocks, including minor impurities of iron, such as brucite, after firing form a binder with high whiteness, which allows us to recommend its use for decorative decorative materials, mineral paints, and putties.

Для получения строительных изделий вяжущее тщательно перемешивают с заполнителями или без них в течение 1...3 минут и с водным раствором хлорида магния (бишофитом) плотностью 1,2 г/см³ в количестве, обеспечивающем литую подвижность смеси, смесь заливают в формы и оставляют твердеть при температурах не ниже 10°С, предпочтительно при 20...25°С.To obtain building products, the binder is thoroughly mixed with aggregates or without them for 1 ... 3 minutes and with an aqueous solution of magnesium chloride (bischofite) with a density of 1.2 g / cm ³ in an amount that provides cast mobility of the mixture, the mixture is poured into molds and leave to harden at temperatures not lower than 10 ° C, preferably at 20 ... 25 ° C.

Изобретение позволяет расширить сырьевую базу для производства магнезиального вяжущего, в т.ч. путем утилизации отходов производства огнеупоров. Изобретение может быть использовано при изготовлении плит и панелей для внутренней облицовки зданий, подоконных плит, лестничных ступеней, а также для производства сухих строительных смесей, теплоизоляционных материалов, монолитных полов и т.п.The invention allows to expand the raw material base for the production of magnesia binder, including by recycling refractory production waste. The invention can be used in the manufacture of plates and panels for the inner cladding of buildings, window sills, stair steps, as well as for the production of dry building mixtures, heat-insulating materials, monolithic floors, etc.

Таблица 3Table 3 №No. ПородаBreed Режим обжигаFiring mode СвойстваProperties проход через сито 008, %pass through a sieve 008,% Склонность к трещинобразованию*Cracking tendency * R*,* МПаR *, * MPa Δ ***, %Δ ***,% цветcolor 1one БруситоваяBrucite 700°С 2 часа700 ° C for 2 hours 7676 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном тверденииSamples crack and break into blocks when air cured   -- белыйwhite 22 МагнезитоваяMagnesite 8181 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном тверденииSamples crack and break into blocks when air cured   -- серыйGray 33 БруситоваяBrucite 800°С 2 часа800 ° C for 2 hours 7878 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном тверденииSamples crack and disintegrate into blocks when air cured   -- белыйwhite 4four МагнезитоваяMagnesite 8383 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки при воздушном тверденииSamples crack and break into blocks when air cured     серыйGray 55 БруситоваяBrucite 900°С 2 часа900 ° C for 2 hours 7575 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в водеSamples crack and break up into blocks after 1 day of storage in water 2424   белыйwhite 66 МагнезитоваяMagnesite 8282 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в водеSamples crack and break up into blocks after 1 day of storage in water 20twenty 0,420.42 серыйGray 77 БруситоваяBrucite 1000°С 2 часа1000 ° C 2 hours 7878 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в водеSamples crack and break up into blocks after 1 day of storage in water 5656 0,210.21 белыйwhite 88 МагнезитоваяMagnesite 8282 Образцы растрескиваются и распадаются на блоки через 1 сутки хранения в водеSamples crack and break up into blocks after 1 day of storage in water 5555 0,180.18 серыйGray 99 БруситоваяBrucite 1050°С 2 часа1050 ° C for 2 hours 7878 Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в водеSamples do not crack when stored for more than 7 days in water 7474 0,030,03 белыйwhite 1010 МагнезитоваяMagnesite 8080 Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в водеSamples do not crack when stored for more than 7 days in water 7777 0,0250,025 серыйGray 11eleven БруситоваяBrucite 1100°С 2 часа1100 ° C 2 hours 99 Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в водеSamples do not crack when stored for more than 7 days in water 7474 0,0270,027 белыйwhite 1212 МагнезитоваяMagnesite 22 Образцы не растрескиваются при хранении более 7 суток в водеSamples do not crack when stored for more than 7 days in water 7575 0,0320,032 серыйGray 1313 БруситоваяBrucite 1200'''С 2 часа1200 '' 'From 2 hours 22 Образцы имеют отдельные сквозные трещины при хранении более 2 суток в водеSamples have separate through cracks when stored for more than 2 days in water 4242 -- белыйwhite 14fourteen МагнезитоваяMagnesite 4four Образцы имеют отдельные сквозные трещины при хранении более 2 суток в водеSamples have separate through cracks when stored for more than 2 days in water 3939 -- серыйGray * образцов-лепешек, изготовленных из цементного теста нормальной густоты* lozenges made of normal density cement paste

** прочность при сжатии образцов-кубиков 2*2*2 см, изготовленных из цементного теста нормальной густоты, определенная в 28 суток воздушного твердения** compressive strength of 2 * 2 * 2 cm cubed samples made of cement paste of normal density, determined at 28 days of air hardening *** деформации (линейные усадки) образцов в 56 суток воздушного твердения*** deformation (linear shrinkage) of samples in 56 days of air hardening

Claims (1)

Способ получения магнезиального вяжущего, характеризующийся тем, что высокомагнезиальные горные породы, содержащие 15-40 мас.% гидросиликатов магния, дробят до фракции менее 60 мм, обжигают при температуре 1050-1100°С в течение 2-3 ч, затем размалывают в порошок - проход через сито 008 - 78-84%.A method of producing a magnesian binder, characterized in that high-magnesian rocks containing 15-40 wt.% Magnesium hydrosilicates are crushed to a fraction of less than 60 mm, calcined at a temperature of 1050-1100 ° C for 2-3 hours, then ground to a powder - passage through a sieve 008 - 78-84%.