Alkalicky aktivované supersulfátové spojivo

Číslo patentu: 284237

Dátum: 28.10.2004

Autor: Ko Suz-chung

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Aktivované supersulfátované hlinitokremičité spojivo obsahuje hlinitokremičitany, síran vápenatý a aktivátor s obsahom solí alkalického kovu, pričom hlinitokremičitany sa vyberajú zo skupiny pozostávajúcej z vysokopecnej trosky, ílu, slieňa a sekundárnych priemyselných materiálov, ako sú popolčeky s výhradou, že obsah Al2O3 je väčší ako 5 hmotn. %, zatiaľ čo vysokopecná troska je prítomná v množstve väčšom ako 35 hmotn. % a íl, slieň a/alebo popolček sú prítomné v množstve presahujúcom 5 hmotn. %, a prach z cementárskej sušiarne sa pridáva k zmesi ako aktivátor v množstve od 3 do 10 hmotn. % a síran vápenatý sa používa v množstve presahujúcom 5 hmotn. %.

Text

Pozerať všetko

(22) Dátum podania prihlášky 29. 6. 1999(24) Dátum nadobudnutia účinkov patentu 3. ll. 2004 Vestník UPV SR č. 11/2004(31) Číslo priorimej prihlášky 98890191.4(32) Dátum podania priorítnej prihlášky 30. 6. 1998 ÚRAD (33) Krajina alebo regionálna PRIEMYSELNÉHO organizácia priority EP VLASTNICTVA (40) Dátum zverejnenia prihlášky 11. 9. 2001 SLOVENSKEJ REPUBLIKY Vestník ÚPV SR č. 09/2001(47) Dátum sprístupnenie patentu verejnosti 28. 10. 2004(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(sa) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT PCTlIB 99/0 l 218(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT W 000/00447(73) Majiteľ INTERNATIONAL MINERAL TECHNOLOGY AG, Fribourg, CHAlkalicky aktivované supersulfàtově spojivoAktivované supersulfátované hlinitokremičité spojivo obsahuje hlinitokremičitany, síran vápenatý a aktivátor s obsahom soli alkalického kovu, pričom hlínitokremičitany sa vyberajú zo skupiny pozostávajúcej z vysokopecnej trosky,ílu, slieňa a sekundárnych priemyselných materiálov, ako sú popolčeky s výhradou, že obsah A 120, je väčší ako 5 hmotn. , zatiaľ čo vysokopecná troska je prítomná v množstve väčšom ako 35 hmotn. a íl, slieň a/alebo popolček sú prítomné v množstve presahujúcom 5 hmotn. ,a prach z cementárskej sušiame sa pridáva k zmesi ako aktivátor v množstve od 3 do 10 hmotn. a síran vápenatý sa používa v množstve presahujúcom 5 hmotn. .Vynález sa týka aktivovaného supersulfátovaného hlinitokremičitého spojiva obsahujúce hlinitokremičitany, síran Vápenatý a aktivátor obsahujúci soli alkalických kovov.Zloženie a výroba supersulfátovaného hutníckeho cementu sú založené na pridavku síranu Vápenatého k cementu. V súhlase s Medzinárodnou organizáciou pre štandardy, supersulfátovaný cement je definovaný ako zmes najmenej 75 hmotn. rozdrvenej granulovanej vysokopecnej trosky značných prídavkov síranu vápenatého ( 5 hmotn. S 03) a maximálne 5 hmotn. haseněho vápna, portlandského cementového slinku alebo portlandského cementu.Pri výrobe supersulfátovaného cementu musí granulovaná troska obsahovať najmenej 13 hmotn. A 120, a zodpovedať vzorcu (CaO MgO AI 2 O 3) /SiOZ 1,6 v súhlase s Nemeckými štandardmi. V súhlase s Keilom sa uprednostňuje troska oxidu hlinitého (aluminy) s minimálnym modulom (CaO CaS 0,5 MgO A 120) / (SiO 2 MnO) l,8. Podľa Blondiaueho, pomer CaO/SÍO musi byt medzi 1,45 a 1,54 a pomer AlzOj/Sioz musí byt medzi 1,8 a 1,9.Vápno, slinok alebo cement sa pridáva, aby sa zvýšila hodnota pH V cementovej paste, a aby sa uľahčila solubilizáeia aluminy V kvapalnej fáze počas hydratácie cementu. Tvrdnutíe supersulfátovaného hutníckeho cementu sa dá dosiahnuť bez chemických prísad alebo špeciálneho tvaroVého spracovania.V bežných portlandských cementoch alebo V hutníckych cementoch, V ktorých sa hydratácia uskutočňuje V kvapalnej fáze s výnimkou aluminy V roztoku, obsah síranu Vápenatého je limitovaný na nízke percento, aby sa obišla možná vnútomá dezintegrácia spôsobená tvorbou kalciumsulfoaluminátu ako dôsledok prítomnosti aluminy, ktorá nevstúpila do roztoku. V takých cementoch je prevládajúcim účinkom síranu Vápenatého spomaľovanie vplývajúce na čas tuhnutia. Bazicita hydratovaných hlinitanov vápenatých, ako aj insolubilizácia aluminy obsiahnutej V hlinitanoch, závisí od koncentrácie vápna V kvapalnej fáze cementu počas hydratácie bez ohľadu na to, či sú hydratované hlinitany vápenaté prítomné V zatvrdnutom cemente V kryštalickej alebo amorfnej forme. Koncentrácia vápna V kvapalnej fáze určuje typ vplyvu síranu Vápenatého na čas tuhnutia cementu a maximálne množstvo síranu vápenatého, ktoré môže obsahovat cement bez toho, že by viedol k fenoménom vzniku intemej dezintegrácie V dôsledku tvorby ettringitu.V supersulfátovanom hutníckom cemente koncentrácia vápna V kvapalnej fáze je pod limitom insolubilizácie aluminy (to znamená jej neschopnosti rozpúšťat sa napriek pokusu aplikovat mechanizmus micelámej asociácie). Väčšie prídavky síranu Vápenatého by napomáhali k aktivácii tých reakcií vysokopecnej trosky, ktoré potom vedú k tvorbe trikalciumsulfoaluminátu s veľkou hydraulickou aktivitou na báze vápna a aluminy V roztoku, ale nevedú k možnej dezintegrácii. Prídavok síranu Vápenatého ku granulovanej vysokopecnej troske neprodukuje expanzívny cement, ale pôsobí ako urýchľujúce činidlo pri tvorbe hydratovaných zložiek. V supersulfátovanom cemente netreba považovať vyššie percentá síranu vápenatého za nevhodnú zložku, Trikalciumsulfoalumináty, ktorých vznik podnecujú, prispievajú skôr k nárastu hydraulickej aktivity, nežby boli príčinou dezintegrácie, ako je tomu V prípade portlandského a normálneho hutníckeho cementu.K začiatočnému tuhnutiu a tvrdnutiu supersulfátovaného cementu sa pridružuje tvorba vysokosulfátovanej formy kalciumsulfoaluminátu z troskového komponentu a z pridaného síranu vápenatého. Prídavok portlandskćho cementu k sulfátovanému cementu je žíaduci kvôli tomu, aby sa nastavíla správna alkalita, a aby sa umožnila tvorba ettringitu. Hlavnými hydratačnými produktmi sú mono- a trisulfohlinitanová, tobermoritu podobná fáza a alumina.Supersulfátovaný cement sa kombinuje s väčším množstvom Vody pri hydratácii, ako je tomu V prípade portlandského cementu. Zhoduje sa so špeciñkáciami všetkých štandardných cementov súvisiacich s jemnosťou mletia. Považuje sa za nízkotepelný cement. Je použiteľný ako betón, malta na murárske práce, alebo omietku, ako každý iný portlandský alebo hutnícky cement. Podmienky, ktoré by sa mali zohľadniť pri použití supersulfátovaněho cementu sú idcntické s tými, ktoré zohľadňujú Výber, miešanie a umiesmenie ostatných cementov.Aby sa vylepšili hlinitokremičité spojiva, už predtým sa uvažovalo o ich aktivácii alkáliami a zvlášť s roztokom hydroxidu sodného alebo hydroxidu draselného.Hlinitokremičité spojivá aktivované alkáliamí (AAAS) sú cementačné materiály tvoriace sa pri reakcii jemnej siliky (dioxidu kremíka) a tuhej aluminy (oxidu hliníka) s roztokom alkálií alebo alkalických solí na účely produkcie gélov a kryštalických zlúčením. Technológia alkalickej aktivácie bola pôvodne vyvinutá v rokoch 1930 až 1940 Purdonom, ktorý objavil, že prídavok alkálií k troske poskytuje rýchlo tvrdnúce spojivo.V protiklade so supersulfátovaným materiálom možno použit pestrú rôznorodost materiálov (prírodný alebo kalcinovaný íl, troska, popolček, belitické sedimenty, skalné podložia, atď.) ako zdroje hlinitokremičitých materiálov. Rôzne roztoky alkálií je možné využiť na vyvolanie reakcií tvrdnutia (alkalické hydroxidy, silikáty, sulfáty a karbonáty, atdĺ). To znamená, že zdroje spojív typu AAAS sú takmer nevyčerpateľné.Počas alkalickej aktivácie, hlinitokremičitany sú ovplyvňované vysokou koncentráciou OH iónov V zmesi. Zatiaľ čo pHl 2 V cementovej paste portlandského alebo supersulfátovaného cementu, je spôsobené rozpustnosťou hydroxidu vápenatého, pH V systéme AAAS presahuje 13,5. Množstvo alkálií, ktoré vo všeobecnosti predstavuje 2 až 25 hmotn. alkálií ( 3 N 2120), závisí od alkality hlinitokremičitanu.Reaktivita spojiva AAAS závisí od jeho chemického a minerálneho zloženia, od stupňa zoskelnatenia a jemnosti mletia. Vo všeobecnosti spojiva typu AAAS môžu naštartovat tuhnutie V priebehu 15 minút a dosiahnuť rýchle tvrdnutie a dlhodobo ziskat Vysoké pevnosti. Reakcia tuhnutia a proces tvrdnutie nie sú ešte celkom objasnené. Zo začiatku nastupujú s vylúhovaním alkálií a tvorbou hydratovaných kremičitanov vápenatých zo skupiny tobemioritov s nízkou kryštalinitou. Vápenaté hlinitokremičitany začínajú kryštalizovať vytváraním zeolitu podobných produktov a následne alkalických zeolitov.Hodnoty pevnosti V AAAS systéme sa prisúdili silným kryštalizačným kontaktom medzi zeolitrni a hydratovanými kremičitanmi Vápenatými. Hydraulické aktivita sa zvyšuje pri náraste dávok alkálií. Vzťah medzi hydraulickou aktivitou a množstvom alkálií, ako aj prítomnosťou zeolitov V hydratovaných produktoch preukázali, že alkálie pôsobia nielen ako jednoduché katalyzátory, zúčastňujú sa tiež reakcií tým istým spôsobom, ako vápno a gyps a sú relatívne silné V dôsledku silného vplyvu katiónov.Boli zverejnené mnohé štúdie o aktivácii hlinitokremičitých materiáloch prostredníctvom alkálii a ich solí.Predmetom predloženého vynálezu je aktivácia supersulfátovaných hlinitokremíčitých spojív, čím sa možno vo veľkej miere vyhnúť používaniu drahých chemikálií, akými sú roztoky hydroxidu sodného alebo hydroxidu draselného,zatiaľ čo sa súčasne získajú hodnoty pevnosti na úrovni štandardných spojív. Pri znížení obsahu OH iónov v zmesi,pH by sa malo znižovať na hodnoty zodpovedajúce hodnotám bežného supersulfátovaného cementu. Súčasne sa stáva použiteľným veľký počet rôznych začiatočných hlinitokremičitých produktov takých, že hlinitokremičitany je možné získat z lacných priemyselných zdrojov, ich miešaním, spekanim alebo tavením rozličných materiálov a zvlášť odpadových hmôt.Aby sa vyriešil tento predmet vynálezu, aktivované supersulfátované hlinitokremičité spojivo je v podstate charakterizované tým, že sa hlinitokremičitany vyberú zo skupiny pozostávajúcej z vysokopecnej trosky, ílu alebo slieñu(homíny bohatej na minerály použiteľné ako pôdne živiny) a priemyselných odpadov, ako sú popolčeky s tou podmienkou, že obsah A 120 je prinajmenej 5 hmotn. , pričom vysokopecná troska je prítomná v množstve najmenej 35 hmotn. , a že prach, íl, slieň a/alebo popolček je príton-mý v množstve presahujúcom 5 hmotn. , a že prach z cementárskej sušiame pridávaný k zmesi ako aktivátor obsahuje od 3 do 10 hmotn. a siran vápenatý obsahuje množstvo presahujúce 5 hmotn. . Použitím cementárskeho prachu zo sušiame ako aktivátora, OH ióny môžu byt neutralizované a V dôsledku toho môže byt pH redukované. Prekvapujúco sa zistilo, že aktivácia pomocou prachu z cementárskej sušiame je značne necitlivá proti voľbe východiskových produktov. Nad očakávanie akákoľvek granulovaná Vysokopecná troska je použiteľná na výrobu nových aktivovaných supersulfátovaných spojív bez nutnosti ďalšieho sledovania chemického modulu alebo chemického pomeru. Navyše aktivácia trosky prostredníctvom slinku alebo portlandského cementu už nie je nevyhnutná na naštartovaníe hydratačných reakcií. Napokon, sulfátovaná aktivácia produkuje ettringit so hlinitokremičitými materiálmi inak ako granulovaná troska. Hlinitokremičitan sa môže vytvárať pri priemyselnom spracovaní pomocou miešania, spekania alebo tavenia rozličných materiálov (ílu,slieňu, zeolitu, metakaolínu, červeného bahna, popolčeka, bahnitěho belitického sedimentu, skalného podlažia,atdĺ). Ak sa obmedzí množstvo vysokopecnej trosky pod 35 hmotn. , môže sa použiť väčšie množstvo úletového prachu z cementárskej sušiarne a popolčeka a pridat vyššie pomemé dávky vápenca. Pretože popolček obyčajne obsahuje CaSO., ďalšie prídavky CaSO na aktiváciu nie sú nutné.V súlade s predloženým patentom hlinitokremičitany sa volia zo skupiny pozostávajúcej z vysokopecnej trosky a/alebo ílu, a/alebo slieňu, a/alebo sekundárnych priemyselných produktov s výhradou, že obsah AlzO 3 je väčší ako 5 hmom. . Ďalšími užitočnými zložkami sú zeolít a/alebo čadič, a/alebo vápenec.Je obzvlášť výhodné, ak sú íl alebo slieň použité po termickej aktivácii pomocou tepelného spracovania pri teplotách od 600 °C do 850 °C.Zásadne aktívované hlinitokremičitć spojivo by malo obsahovat 75 hmotn. hlinitokremičitanu, čím sa môže väčší podiel nahradit konvenčnými vysokopecnými troskarni aleboinými materiálmi a zvlášť odpadovýrni hmotami. Prednostné spojivo je preto charakterizované tak, že obsah vysokopecnej trosky, ílu, slieňu, zeolitu a popolčeka v ich zmesi sa nachádza medzi 75 a 90 hmotn. . Vysokopecná troska je prítomná v množstve väčšom ako 35 hmotn. .Ako už bolo na začiatku uvedené, využitie OH iónov na aktiváciu sa dá obísť. Tam, kde sa dá preukázať alkalická aktivácia s jej dodatočnými výhodami, vyžadujú sa podstatne menšie rrmožstvá alkalického hydroxidu, a ako dôsledok, alkalický hydroxid sa pridáva v úlohe alkalického aktivátora v menšom množstve ako l hmotn. a prednostne, menej ako 0,5 hmotn. .Tuhnutie a vyhojenie vlastností V zhode s predloženým vynálezom sa dá ovplyvniť konvenčným spôsobom. Takže, V súhlase s preferovaným ďalším vývojom vynálezu, k zmesi sa pridávajú plastifikátory a/alebo superplastifikátory, ako sú nařtalénsulfonát a/alebo kyselina citrónová, a/alebo činidlá znižujúce obsah vody v množstvách 0,2 až 2 hmotn. .Spojivo sa javí v súhlase s predloženým vynálezom zvlášť výhodné, ak je rozomleté na jemnost podľa Blaineho prekračujúcu 3 500 cmZ/g.Aktiváciu na zlepšenie začiatočnej pevnosti možno dosiahnut s LiZSO., alebo ZrOCIZ pridávaním v množstvách 0,1 do 0,5 hmotn. .Celkovo vzaté, veľke prídavky siranu vápenatého a relativne nepatrné množstvá aktivátora sa dajú aplikovať, čím sa získa cement, ktorý je veľmi podobný supersulfàtovaněmu hutníckemu cementu a vyhovuje špecifikáciám všetkých štandardných cementov vo vzťahu k jemnosti mletia. Považuje sa za nízkoteplotný cement. Môže sa používať vo fonne betónu, malty pre murárstvo alebo omietanie, podobne ako ktorékoľvek iné portlandské alebo hutnícke cementy. Podmienky, ktoré je treba sledovať pri používaní supersulfátovaných hlinitokremičitých spojív v súhlase s predloženým vynálezom, sú identické s tými, ktoré sú určene na výber, zmiešavanie a uplatnenie ostatných portlandských a miešaných cementov, Aby sa pomlelo nové spojivo na jemnosť 3 500 cmŽ/g podľa Blaineho, malo by sa aplikovat medzimletie, primiešavanie alebo kombinácia mletia a premiešavania komponentov v odporúčaných pomeroch. Rôzne komponenty sa môžu vzájomne zmiešavať pri mletí hlinitokremičitanu alebo počas prípravy betónu.Spracovateľnosť, uloženie, kompaktovanie a konečné charakteristiky založené na požiadavkách normálneho vodného súčiniteľa, bez ich náhleho poklesu, sú porovnateľné s charakteristikami normálneho betónu na báze portlandského alebo troskového cementu. Vnášanie prísad počas miešania jemnej malty, normálnej malty alebo betónu môžu vplývat veľmi blahodame. Získa sa vyššia nepriepustnosť vody (nepremokavosť) a vyššie hodnoty pevnosti vo finálnom betóne s použitím menej vody pri danej plasticite. Použitie plastiñkátorov, superplastifikátorov, činidiel, ktoré umožňujú značne redukovat hodnoty vodného súčiniteľa pri zachovaní dobrej spracovateľnosti.Celkovo vzaté, značne prekvapujúcim bol poznatok, že pridavok prachu z cementárskej sušiame k supersulfátovaným hlinitokremičitým spojivám poskytuje vynikajúce výsledky aktivácie, zatiaľ čo súčasne sa umožňuje disponovať s lacnými sekundámymi materiálmi dostupnými v dostatočnom množstve. Testy ukázali, že už nepatmé množstvá cementového prachu zo sušiarne zavádzajú aktiváciu, pri SK 284237 B 6čom presný mechanizmus aktivácie ešte nebol doteraz objasnený.Výroba cementu aktivovaněho alkáliami nevyžaduje nijaké špeciálne zložky, ale využíva bežné alebo sekundárne surovinové materiály. To umožňuje používat veľkú rozmanitosť surovín, ako sú napr. prírodné produkty, sekundárne suroviny, priemyselné odpady, ako sú hlinitokremičitany (Algog 6 hmotn. ). Na aktiváciu sa použivajú odpadové suroviny, obzvlášť prach z cementárskej su Tabuľka Aktivované supersulfátovane hlinitokremičité spojivášiame. Akýkoľvek typ siranu vápenatého, ako je napr. prírodný a priemyselný odpadový sadrovee alebo anhydrit, dihydrát alebo bezvodé materiály, všetky sú použiteľné na prípravu sulfátu v novom spojíve.V nasledujúcej tabuľke sú zachytené v konkrétnej for~ me rozličné aktívované supersulfátovane hlínitokremičite spojivá s udaním ich zloženia.l. Opalinus il, termicky aktivovaný 2 hod. pri 750 C 2. Na produkciu toku 190-210 cmCKD cementový prach zo sušiamel. Aktivované supersulfátované hlinitokremičité spojivo obsahujúce hlinitokremičitany, síran vàpenatý a aktivátor s obsahom solí alkalických kovov, v y z n a č u j ú c e s a tý m , že hlinitokremičitany sú vybrané zo skupiny pozostávajúcej z vysokopecnej trosky, ílu, slieñu a sekundámych priemyselných surovín, ako sú popolčeky s výhradou, že ich obsah A 120, je väčší ako 5 hmotn. , zatial čo vysokopecná troska je prítomná V rrmožstve väčšom ako 35 hmotn. , a že il, slieň a/alebo popolček sú prítomné V množstve presahujúcom 5 hmotn. , a že prach z cementárskej sušiame pridávaný k zmesi ako aktivátor je v množstve od 3 do 10 hmotn. a síran vápenatý sa používa v množstve presahujúcom 5 hmotn. .2. Aktivované supersulfátované hlinitokremičite spojivopodľanároku 1, vyznačuj úce sa tým,že obsahuje navyše zeolit a/alebo čadič, a/alebo vápence, 3. Aktivované supersulfátované hlinitokremičité spojivo podľa nároku 2, vyznačuj úce sa tým,že il alebo slieň sú termicky aktivované pri tepelnom spracovaní pri teplotách od 600 °C do 850 °C.4. Aktivované supersulfátované hlinitokremíčíté spojivo podľanároku l, vyznačujúce sa tým,že súčet obsahov vysokopecnej trosky, ílu, slieňu, zeolítu a popolčeka sa nachádza v rozsahu 75 až 90 hmotn. zmesi.5. Aktivovane supersulfátované hlinitoktemičité spojivopodľanároku 1, vyznačujúce sa tým,že alkalický hydroxid pridávaný ako alkalický aktivátor obsahuje menej ako l hmotn. a výhodne, menej ako 0,5 hmotn. .6. Aktívované supersulfátované hlinitokremičité spojivo podľanároku 1, vyznačujúce sa tým,že plastifikátory a/alebo superplastiñkátory sú naftalénsulfonát alebo citrónová kyselina, s obsahom v zmesi 0,2 až 2 hmotn. , 7. Aktivované supersulfátované hlinitokremičité spojivo podľanároku l, vyznačujúce sa tým,že spojivo má jemnost prevyšujúcu 3 500 cmz/g podľa Blaineho.8. Aktivované supersulfátované hlinitokremičíté spojivopodľanároku l, vyznačujúce sa tým,že urýchlovače, ako Li 2 S 04 alebo Zr 0 Cl 2 majú obsah v zmesí 0,1 až 0,5 hmotn. .

MPK / Značky

MPK: C04B 7/32

Značky: supersulfátové, spojivo, alkalický, aktivované

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/4-284237-alkalicky-aktivovane-supersulfatove-spojivo.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Alkalicky aktivované supersulfátové spojivo</a>

Podobne patenty