RU2811119C1 - Binder based on industrial waste - Google Patents
Binder based on industrial waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811119C1 RU2811119C1 RU2023118423A RU2023118423A RU2811119C1 RU 2811119 C1 RU2811119 C1 RU 2811119C1 RU 2023118423 A RU2023118423 A RU 2023118423A RU 2023118423 A RU2023118423 A RU 2023118423A RU 2811119 C1 RU2811119 C1 RU 2811119C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- industrial waste
- portland cement
- cement clinker
- enrichment
- Prior art date
Links
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011044 quartzite Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N manganese(III) oxide Inorganic materials O=[Mn]O[Mn]=O GEYXPJBPASPPLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000008030 superplasticizer Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к вяжущим материалам на основе промышленных отходов, которые могут быть использованы в цементной и строительной промышленности.The invention relates to binding materials based on industrial waste, which can be used in the cement and construction industries.
Известны вяжущие материалы, включающие различные техногенные отходы промышленности, недостатком которых являются относительно низкое качество конечного продукта [«Вяжущее», патент РФ № 1031934 C04B7/35, опубл. 30.07.1983].Known binding materials include various man-made industrial wastes, the disadvantage of which is the relatively low quality of the final product ["Binder", RF patent No. 1031934 C04B7/35, publ. 07/30/1983].
Наиболее близким по технической сущности принятым за прототип является вяжущий материал – цемент [«Цемент», патент РФ №2119897 C04B 7/04(2006.01), C04B 28/04, опубл. 10.10.1998], включающий портландцементный клинкер и сульфатный компонент, состоящий из гипсового камня и ангидрита при соотношении, мас.%: гипсовый камень 30 - 70, ангидрит 30 - 70, причем сульфатный компонент содержит в качестве ангидрита отход производства фтористого алюминия - фторангидрит, а общее содержание сульфатного компонента в цементе составляет 1 - 4 мас.% в пересчете на SO3.The closest in technical essence adopted for the prototype is the binding material - cement ["Cement", RF patent No. 2119897 C04B 7/04 (2006.01), C04B 28/04, publ. 10.10.1998], including Portland cement clinker and a sulfate component consisting of gypsum stone and anhydrite at the ratio, wt.%: gypsum stone 30 - 70, anhydrite 30 - 70, and the sulfate component contains as anhydrite a waste from the production of aluminum fluoride - acid fluoride, and the total content of the sulfate component in cement is 1 - 4 wt.% in terms of SO 3 .
Недостатком данного вяжущего материала является его низкое качество.The disadvantage of this binding material is its low quality.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества вяжущего материала на основе промышленных отходов.The technical result of the proposed invention is to improve the quality of binder material based on industrial waste.
Это достигается тем, что вяжущий материал включает портландцементный клинкер и промышленные отходы, и отличается тем, что в качестве промышленных отходов вводят смесь отхода ванадиевого производства и отхода обогащения железистых Курской магнитной аномалии при соотношении 1:1 и дисперсностью каждого компонента 6400 см2/ г, при следующем массовом соотношении, %: портландцементный клинкер – 88,0-90,0 мас.%; промышленные отходы – 10-12 мас. %.This is achieved by the fact that the cementitious material includes Portland cement clinker and industrial waste, and is characterized by the fact that a mixture of vanadium production waste and iron enrichment waste from the Kursk Magnetic Anomaly is introduced as industrial waste at a ratio of 1:1 and the dispersion of each component is 6400 cm 2 / g, at the following mass ratio, %: Portland cement clinker – 88.0-90.0 wt.%; industrial waste – 10-12 wt. %.
Предложенный вяжущий материал отличатся от прототипа тем, что вместо сульфатного компонента вводят смесь отходов ванадиевого производства и обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии дисперсностью каждый 6400 см2/г в соотношении 1:1.The proposed binding material differs from the prototype in that instead of the sulfate component, a mixture of vanadium production waste and enrichment of ferruginous quartzites of the Kursk magnetic anomaly with a dispersion of each 6400 cm 2 /g is introduced in a 1:1 ratio.
Оптимальные соотношения компонентов вяжущих материалов, полученные экспериментальным путем, представлены в таблице 1.The optimal ratios of the components of binder materials, obtained experimentally, are presented in Table 1.
Таблица 1Table 1
90,0
88,0
86,092.0
90.0
88.0
86.0
10,0
12,0
14,08.0
10.0
12.0
14.0
43,7
47,2
45,241.6
43.7
47.2
45.2
90,0*
88,0*
86,092.0
90.0*
88.0*
86.0
10,0*
12,0*
14,08.0
10.0*
12.0*
14.0
59,2*
57,9*
53,854.8
59.2*
57.9*
53.8
90,0
88,0
86,092.0
90.0
88.0
86.0
10,0
12,0
14,08.0
10.0
12.0
14.0
44,3
42,1
38,739.1
44.3
42.1
38.7
* - оптимальный вариант* - optimal option
В качестве исходного материала брали, например, портландцементный клинкер производства ОАО «Сребряковцемент» марки ЦЕМ II/A 42,5Н (ГОСТ 31108-2016) с удельной поверхностью 3200 см2/г следующего химического состава (таблица 2).The starting material was, for example, Portland cement clinker produced by Srebryakovcement OJSC, grade CEM II/A 42.5N (GOST 31108-2016) with a specific surface area of 3200 cm 2 /g of the following chemical composition (Table 2).
Таблица 2table 2
Химический состав портландцементаChemical composition of Portland cement
Химический состав отхода ванадиевого производства представлен в таблице 3 [Возможность использования в технологии стеновой керамики отходов ванадиевого производства / Бессмертный В.С. и др. // Стекло и керамика. 2022. Т. 95, № 7. С. 43–50].The chemical composition of vanadium production waste is presented in Table 3 [Possibility of using vanadium production waste in wall ceramic technology / Bessmertny V.S. and others // Glass and ceramics. 2022. T. 95, no. 7. pp. 43–50].
Таблица 3Table 3
Химический состав отхода ванадиевого производстваChemical composition of vanadium production waste
Химический состав отхода обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (массовое содержание, %): Fe2О3 – 4,06; FeO – 9,45; SiO2 – 72,74; Al2O3 – 2,52; CaO – 3,12; MgO – 5,84; S – 0,21; P – 0,16; K2O – 0,65; Na2O – 0,98; TiO2 – 0,27. [Плазменная технология получения стекломикрошариков на основе отходов обогащения железистых кварцитов КМА /Бессмертный В.С. и др. // Стекло и керамика, 2021. №7. С. 17-28.].Chemical composition of waste from the enrichment of ferruginous quartzites of the Kursk magnetic anomaly (mass content, %): Fe 2 O 3 – 4.06; FeO – 9.45; SiO 2 – 72.74; Al 2 O 3 – 2.52; CaO – 3.12; MgO – 5.84; S – 0.21; P – 0.16; K 2 O – 0.65; Na 2 O – 0.98; TiO 2 – 0.27. [Plasma technology for producing glass microbeads based on enrichment waste of ferruginous quartzites KMA / Bessmertny V.S. and others // Glass and Ceramics, 2021. No. 7. pp. 17-28].
Производили совместный помол портландцементного клинкера и смеси отходов ванадиевого производства и обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии в центробежно-планетарной мельнице до удельной поверхности 6400 см2/г с получением частиц размером 3,5-3,6 мкм.Combined grinding of Portland cement clinker and a mixture of waste from vanadium production and enrichment of ferruginous quartzites from the Kursk magnetic anomaly was carried out in a centrifugal planetary mill to a specific surface area of 6400 cm 2 /g to obtain particles with a size of 3.5-3.6 microns.
Смесь извлекали и формовали образцы в виде кубиков 30х30х30 мм при водоцементном соотношении (В/Ц) 0,24. После твердения на воздухе в течение 24 часов кубики извлекали из формы и подвергали тепловлажностной обработке в пропарочной камере LOIP в течение 6 часов при температуре 85ºС., а затем осуществлялось твердение образцов на воздухе в течении 28 суток.The mixture was extracted and samples were molded into cubes 30x30x30 mm with a water-cement ratio (W/C) of 0.24. After hardening in air for 24 hours, the cubes were removed from the mold and subjected to heat and humidity treatment in a LOIP steaming chamber for 6 hours at a temperature of 85ºC, and then the samples were hardened in air for 28 days.
В качестве пластифицирующей добавки использовали суперпластификатор «Melflux 1641», который добавляли в смесь сверх 100% - 0,16%.The superplasticizer “Melflux 1641” was used as a plasticizing additive, which was added to the mixture in excess of 100% - 0.16%.
Дисперсность измельченных частиц исходного портландцементного клинкера и отходов ванадиевого производства и обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии после помола определяли на лазерном анализаторе размеров частиц ANALYSETTE 22 NanoTecplus. Прочность на сжатие кубиков проводили на гидравлическом прессе ПМГ-100 МГ4. Прочность на сжатие определяли как среднюю прочность пяти образцов, которая составляла 59,2 МПа.The dispersity of crushed particles of the original Portland cement clinker and waste from vanadium production and enrichment of ferruginous quartzites of the Kursk magnetic anomaly after grinding was determined using an ANALYSETTE 22 NanoTecplus laser particle size analyzer. The compressive strength of the cubes was carried out on a PMG-100 MG4 hydraulic press. Compressive strength was determined as the average strength of five samples, which was 59.2 MPa.
Готовили смесь, включающую портландцементный клинкер в количестве 88,0-90,0мас.%, отход ванадиевого производства и отход обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии при соотношении 1:1 весовых частей соответственно в количестве 10-12 мас,% и осуществляли совместный помол до удельной поверхности 6400 см2/г. Формовали образцы и испытывали на прочность.A mixture was prepared, including Portland cement clinker in an amount of 88.0-90.0 wt.%, waste from vanadium production and waste from the enrichment of ferruginous quartzites of the Kursk magnetic anomaly at a ratio of 1:1 parts by weight, respectively, in an amount of 10-12 wt.%, and joint grinding was carried out until specific surface area 6400 cm 2 /g. Samples were molded and tested for strength.
Средняя прочность на сжатие кубиков составляла 57,9 МПа, что соответствует марки вяжущего материала М 500.The average compressive strength of the cubes was 57.9 MPa, which corresponds to the grade of binder material M 500.
При увеличении в смеси отходов ванадиевого производства и обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии более 12% марочность вяжущего материала падает и становитсяниже марки М 400.With an increase in the mixture of vanadium production waste and enrichment of ferruginous quartzites of the Kursk magnetic anomaly by more than 12%, the grade of the binder material decreases and becomes lower than grade M 400.
Таким образом, оптимальное содержание отхода ванадиевого производства и отхода обогащения железистых отходов Курской магнитной аномалиипри соотношении 1:1 массовых частей в цементележит в пределах 10,0-12,0%.Thus, the optimal content of waste from vanadium production and waste from the enrichment of ferrous waste from the Kursk magnetic anomaly at a ratio of 1:1 mass parts in cement lies in the range of 10.0-12.0%.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2811119C1 true RU2811119C1 (en) | 2024-01-11 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU715526A1 (en) * | 1978-09-20 | 1980-02-15 | Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности | Binder |
US4306912A (en) * | 1979-05-31 | 1981-12-22 | Flowcon Oy | Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete |
SU897742A1 (en) * | 1980-04-21 | 1982-01-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Binder |
RU2119897C1 (en) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Cement |
WO2020249805A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Sika Technology Ag | Method for the kinetic regulation of cementitious binders |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU715526A1 (en) * | 1978-09-20 | 1980-02-15 | Государственный Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Цементной Промышленности | Binder |
US4306912A (en) * | 1979-05-31 | 1981-12-22 | Flowcon Oy | Process for producing a binder for slurry, mortar, and concrete |
SU897742A1 (en) * | 1980-04-21 | 1982-01-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Binder |
RU2119897C1 (en) * | 1998-04-22 | 1998-10-10 | Осипов Александр Алексеевич | Cement |
WO2020249805A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Sika Technology Ag | Method for the kinetic regulation of cementitious binders |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЕРМОЛОВИЧ Е.А.Утилизация отходов ванадиевого производства в плотных смесях для закладки выработанного пространства. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). N4. 2011, с.21-23. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rashad et al. | Influence of the activator concentration of sodium silicate on the thermal properties of alkali-activated slag pastes | |
Zhimin et al. | Influence of mineral admixtures on the short and long-term performance of steam-cured concrete | |
CN111556857A (en) | Enhancing calcined clay effectiveness with inorganic binders | |
Hakeem et al. | Effect of using sugarcane leaf ash and granite dust as partial replacements for cement on characteristics of ultra-high performance concrete | |
Lăzărescu et al. | Parameters affecting the mechanical properties of fly ash-based geopolymer binders–experimental results | |
Lin et al. | Study on magnesium phosphate cement modified by steel slag | |
RU2811119C1 (en) | Binder based on industrial waste | |
RU2814449C1 (en) | Composite binder based on industrial wastes | |
RU2814438C1 (en) | Composite binder based on industrial wastes | |
RU2452703C2 (en) | Ash-cement binder (zolcit) based on acid ashes of thermal power plants | |
Darweesh et al. | Palm ash as a pozzolanic material for portland cement pastes | |
RU2656270C1 (en) | Low water demand cement and method of its manufacturing | |
RU2811125C1 (en) | Composite binder based on technogenic waste | |
RU2821085C1 (en) | Method of producing binder based on industrial wastes | |
RU2808341C1 (en) | Binding material | |
Aruova et al. | The features of the hydration and structure formation process of modified low-clinker binders | |
CA3221121A1 (en) | Adjuvant for increasing the short-term mechanical strength of a hydraulic composition with a reduced clinker content | |
RU2814671C1 (en) | Method of producing binder based on industrial wastes | |
RU2810352C1 (en) | Binder | |
RU2819999C1 (en) | Binder based on industrial wastes | |
RU2814674C1 (en) | Method of producing binder based on industrial wastes | |
RU2808361C1 (en) | Charge for binder production | |
RU2808253C1 (en) | Binder made of industrial waste | |
RU2813085C1 (en) | Method for producing binding construction material | |
RU2815130C1 (en) | Method of producing binding material |