RU2608376C2

RU2608376C2 - Lime-silica binder for production of silicate colour moulded articles

Info

Publication number: RU2608376C2
Application number: RU2015123431A
Authority: RU
Inventors: Галина Васильевна Кузнецова; Нина Николаевна Морозова; Вадим Григорьевич Хозин; Сирень Ринатовна Зигангараева
Original assignee: Галина Васильевна Кузнецова
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-01-18
Also published as: RU2015123431A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to technology of binding materials and can be used in production of silicate colour autoclave compacted articles. Lime-silica binder for production of silicate colour moulded articles, containing burnt lime and quartz sand at a ratio L:Q = 1:1 and an additive introduced during grinding of components of binder, contains as additive a carbonate-containing material – carbonate rock, containing, wt%: CaCO₃ 86–94 and MgCO₃ 4.5, and grinding is performed to specific surface area 400 m²/g in following ratio of components, wt%: unslaked lime 35–45, quartz sand 35–45, said carbonate-containing material 10–30. Reduced moulding humidity of mixture for producing raw strength not less than 0.5 MPa.

EFFECT: reduction of moulding moisture content of mixture.

1 cl, 2 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии вяжущих материалов и может быть использовано при производстве силикатных цветных прессованных изделий, требующих низкой формовочной влажности.The invention relates to the technology of binders and can be used in the production of colored silicate pressed products requiring low molding moisture.

Известно известково-кремнеземистое вяжущее, состоящее из негашеной извести и кварцевого песка с удельной поверхностью 400 м²/г. (Вахнин М.П. Анищенко А.А. Производство силикатного кирпича. М.: Высшая школа, 1977. 160 с. С. 51 -52).Оптимальный состав известково-кремнеземистого вяжущего И:К=1:1 (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича/Репринтное воспроизведение издания 1982. - М.: ЭКОЛИТ, 2011. - 384 с., С. 98). При пересчете на отношение CaO:SiO₂ находится в пределах 0,8:1,2. (Боженов П.И. Технология автоклавных материалов. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1978. 368 с.) Существующие способы окрашивания предусматривают:It is known lime-silica binder, consisting of quicklime and quartz sand with a specific surface area of 400 m ² / year (Vakhnin M.P. Anishchenko A.A. Production of silicate brick. M.: Higher school, 1977. 160 p. S. 51-52). The optimal composition of lime-siliceous binder I: K = 1: 1 (Khavkin L. M. Technology of silicate brick / Reprint reproduction of the publication 1982. - M .: ECOLIT, 2011. - 384 p., S. 98). When calculated on the ratio of CaO: SiO ₂ is in the range of 0.8: 1.2. (Bozhenov P.I. Technology of autoclave materials. L .: Stroyizdat. Leningrad. Department, 1978. 368 p.) Existing methods of staining include:

1) окрашивание вяжущего при совместном помоле извести и песка;1) staining of the binder with the joint grinding of lime and sand;

2) окрашивание формовочной смеси при приготовлении до гашения;2) staining the molding sand during preparation prior to quenching;

3) окрашивание гашеной смеси.3) staining the slaked mixture.

1 способ применяют при использовании красящих отходов, 2 и 3 способы - при использовании товарных высокодисперсных пигментов (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича/Репринтное воспроизведение издания 1982 г. - М.: ЭКОЛИТ, 2011., с. 313-314).1 method is used when using coloring waste, 2 and 3 methods - when using commercial finely dispersed pigments (Khavkin L.M. Technology of silicate brick / Reprint reproduction of the 1982 edition - M .: ECOLIT, 2011., p. 313-314).

Формовочная смесь для цветного силикатного кирпича имеет следующий состав: вяжущее, активный кварцевый компонент - песок, пигмент и вода - 2 способ. Смесь готовиться, гасится в силосах реакторов, имеет на выходе, для обеспечения равномерного опускания смеси из силоса, влажность 3,5-4,5%, затем доувлажнением доводится до оптимальной влажности для полнотелого кирпича 5-7%, пустотелого 4,5-6% (Хавкин Л.М. Технология силикатного кирпича/Репринтное воспроизведение издания 1982 г. - М.: ЭКОЛИТ, 2011., с. 95, 128-129). При способе 3 пигмент вводят после гашения известково-песчаной смеси. Смесь с влажностью из силоса 3,5-4,5% смешивается с сухим пигментом и увлажнением доводится до оптимальной влажности.The molding mixture for colored silicate brick has the following composition: binder, active quartz component - sand, pigment and water - 2 way. The mixture is prepared, extinguished in the silos of the reactors, has an output of 3.5-4.5% to ensure uniform lowering of the mixture from the silo, then it is brought to optimum humidity for full-body brick 5-7%, hollow 4.5-6 % (Khavkin L.M. Technology of silicate brick / Reprint reproduction of the 1982 edition - M .: ECOLIT, 2011., p. 95, 128-129). In method 3, the pigment is introduced after the lime-sand mixture is quenched. A mixture with a moisture content of silage of 3.5-4.5% is mixed with dry pigment and humidified to an optimum humidity.

Недостатком данного вяжущего является то, что доля оксида кремния в составе вяжущего равна или превышает 50%, что ведет в дальнейшем к повышению водопотребности формовочных смесей на основе известково-кремнеземистого вяжущего, повышению формовочной влажности смеси и потере цвета в процессе запарки в автоклаве. На поверхности твердой фазы указанных компонентов образуется сольватная оболочка, состоящая из адсорбционно-связанной воды, по объему сопоставимой с объемом частицы. При этом количество воды, предопределяющей прессуемость известково-кремнеземистых систем, сокращается на величину, сопоставимую с объемом кремнеземистого компонента. Поэтому с увеличением доли кремнеземистого компонента в вяжущем и при вводе пигментов, химсостав которых окислы железа, требуемая влажность известково-песчаной формовочной смеси достигается при более высокой его водопотребности. Наиболее близким аналогом заявляемого состава известково-кремнеземистого вяжущего для производства силикатных цветных прессованных изделий является состав, отраженный в описании к патенту РФ №2081861 С 1, C04B 28/20 «Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича». В сырьевой смеси используется известьсодержащее вяжущее, полученное путем совместного помола песка кварцевого и обожженного карбонатита. Карбонатит является горной породой. Сырьевая смесь на основе этого вяжущего имеет состав, мас.%: песок 50-80%, обожженный карбонатит 20-50%. Недостатком приведенного аналога является ограниченная доступность обожженного карбонатита по сравнению с обычной известью и природными карбонатсодержащими породами, высокая сложность и энергоемкость производства и содержание кремнеземистого компонента более 50%. Формовочная смесь с использованием такого вяжущего имеет высокую водопотребность и формовочную влажность.The disadvantage of this binder is that the proportion of silicon oxide in the binder is equal to or greater than 50%, which further leads to an increase in the water demand of molding mixtures based on a lime-siliceous binder, an increase in the molding moisture of the mixture and loss of color during the autoclaving process. A solvation shell is formed on the surface of the solid phase of these components, consisting of adsorption-bound water, comparable in volume to the volume of the particle. At the same time, the amount of water that determines the compressibility of lime-siliceous systems is reduced by an amount comparable to the volume of the siliceous component. Therefore, with an increase in the share of the siliceous component in the binder and when pigments are introduced, the chemical composition of which is iron oxides, the required moisture content of the sand-lime molding mixture is achieved at a higher water demand. The closest analogue of the claimed composition of the lime-silica binder for the production of colored silicate pressed products is the composition reflected in the description of the patent of the Russian Federation No. 2081861 C 1, C04B 28/20 "Raw mix for the manufacture of silicate brick". The raw material mixture uses a lime-containing binder, obtained by co-grinding quartz sand and calcined carbonatite. Carbonatite is a rock. The raw material mixture based on this binder has a composition, wt.%: Sand 50-80%, calcined carbonatite 20-50%. The disadvantage of this analogue is the limited availability of calcined carbonatite in comparison with conventional lime and natural carbonate-bearing rocks, the high complexity and energy intensity of production and the content of the siliceous component is more than 50%. The molding mixture using such a binder has a high water demand and molding moisture.

Известь в составе вяжущего И:К=1:1 составляет в количественном отношении по содержанию СаО - 34-36% при исходной извести с содержанием активной СаО 68-72%. В сформованном сырце вся известь находиться в несвязанном состоянии и поверхность и поры сырца заполняются насыщенным раствором Са(ОН)₂. При увеличении влажности сырца раствор извести поступает на свободные грани сырца и в дальнейшем в автоклавах при конденсации пара на изделиях, поры которого уже заполнены насыщенным раствором Са(ОН)₂, конденсат стекает с вертикальной поверхности с растворенной известью и создает белые потеки и известковую пленку на поверхности цветных изделий. Снижение влажности формовочной смеси менее 5% приводит к снижению сырцовой прочности и разрушению сырца. Производство цветных силикатных изделий требует снижения формовочной влажности с 5-7% до 4-5%. При влажности кирпича сырца менее 5% конденсат при запарке изделий в автоклавах впитывается в поры изделия и не стекает по поверхности.Lime in the composition of the binder I: K = 1: 1 is quantitatively 34–36% in CaO content with the initial lime with 68–72% active CaO content. In the molded raw, all the lime is in an unbound state and the surface and pores of the raw are filled with a saturated solution of Ca (OH) ₂ . With an increase in the moisture content of the raw material, the lime solution enters the free faces of the raw material and subsequently in the autoclaves when steam is condensed on the products, the pores of which are already filled with a saturated solution of Ca (OH) ₂ , the condensate flows from a vertical surface with dissolved lime and creates white streaks and a lime film on surfaces of colored products. A decrease in the moisture content of the molding sand below 5% leads to a decrease in the raw strength and the destruction of the raw. The production of colored silicate products requires a reduction in molding moisture from 5-7% to 4-5%. When the moisture content of the raw brick is less than 5%, the condensate is absorbed into the pores of the product during the steaming of products in autoclaves and does not drain down the surface.

Задачей изобретения является получение известково-кремнеземистого вяжущего и цветной смеси на его основе для производства силикатных цветных прессованных изделий, обеспечивающего сырцовую прочность не менее 0,5 МПа при влажности формовочной смеси 4-4,5%. Задача решается путем уменьшения адсорбционно-связанной воды на поверхности твердой фазы минерального наполнителя этого известково-кремнеземистого вяжущего. Это решается путем ввода в процессе помола в состав известково-кремнеземистого вяжущего дополнительно карбонатсодержащего материала, содержащего, мас. %: негашеную известь, 45÷35%, кварцевый песок 45÷35% и карбонатсодержащий материал - карбонатную породу, содержащую, мас.%: СаСО₃ 86-94% и MgCO₃ 4,5%, 10÷30%.The objective of the invention is to obtain a lime-siliceous binder and a colored mixture based on it for the production of colored silicate pressed products, providing a raw strength of at least 0.5 MPa with a molding sand humidity of 4-4.5%. The problem is solved by reducing the adsorption-bound water on the surface of the solid phase of the mineral filler of this calcareous-silica binder. This is solved by introducing in the process of grinding in the composition of the lime-siliceous binder additional carbonate-containing material containing, by weight. %: quicklime, 45–35%, quartz sand 45–35% and carbonate-containing material — carbonate rock containing, wt.%: CaCO ₃ 86-94% and MgCO ₃ 4,5%, 10 ÷ 30%.

Предлагаемый состав обеспечивает получение сырцовой прочности не менее 0,5 МПа при формовочной влажности смеси менее 5%. Меньшая поверхностная энергия карбонатсодержащих материалов в сравнении с кремнеземистыми приводит к меньшей адсорбции воды на их поверхности. Адсорбционный слой становится тоньше и большее количество воды остается в свободном состоянии, обеспечивается больший эффект пластификации при прессовании формовочной смеси. Тонкомолотый карбонатсодержащий материал способствует снижению водопотребности и расслаиваемости смесей, пластичности и однородности (Миронов В.А., Белов В.В., Голубев А.И., Смирнов М.А. Оптимизирование композиций для изготовления строительных смесей. Санкт-Петербург: ООО РИА «Квинтет», 2008).The proposed composition provides a raw strength of at least 0.5 MPa with molding moisture of the mixture less than 5%. The lower surface energy of carbonate-containing materials in comparison with siliceous materials leads to less adsorption of water on their surface. The adsorption layer becomes thinner and a larger amount of water remains in a free state, a greater plasticization effect is ensured when molding the molding mixture. Fine-ground carbonate-containing material helps to reduce water demand and delamination of mixtures, plasticity and uniformity (Mironov V.A., Belov V.V., Golubev A.I., Smirnov M.A. Optimization of compositions for the manufacture of building mixtures. St. Petersburg: RIA LLC Quintet, 2008).

Для изготовления известково-кремнеземистого вяжущего использовали известь кальциевую негашеную 3 сорта, карбонатную породу, содержащую, мас.%: СаСО₃ 86-94% и MgCO₃ 4,5%. В качестве кремнеземистого материала использовали кварцевый песок ГОСТ 8736-93. Известково-кремнеземистое вяжущее получали совместным помолом извести кальциевой негашеной, кремнеземистого материала и породы карбонатной до удельной поверхности 400 м²/г. Из полученных проб готовилась формовочная смесь состава - вяжущее и кварцевый песок в соотношении 25:75 (возможны другие соотношения например: 20:80 и др.) и с разной влажностью. После гашения смесь, перемешивали. Определяли влажность и образцы прессовали с усилием прессования 20 МПа. На полученных образцах определяли сырцовую прочность. Результаты представлены в табл. 1For the manufacture of lime-silica binder used calcium quicklime 3 grades, carbonate rock containing, wt.%: CaCO ₃ 86-94% and MgCO ₃ 4,5%. As siliceous material used quartz sand GOST 8736-93. Lime-siliceous binder was obtained by co-grinding lime quicklime, siliceous material and carbonate rock to a specific surface of 400 m ² / g. From the samples obtained, a molding mixture of the composition — binder and quartz sand — was prepared in a ratio of 25:75 (other ratios are possible, for example: 20:80, etc.) and with different humidity. After quenching, the mixture was stirred. Humidity was determined and the samples were pressed with a pressing force of 20 MPa. Raw samples were determined on the obtained samples. The results are presented in table. one

Сущность изобретения поясняется примерами, отраженными в табл. 1.The invention is illustrated by the examples reflected in the table. one.

На фигуре 1 приведены данные формовочной влажности и сырцовой прочности, прессованных образцов.The figure 1 shows the data of molding moisture and raw strength, extruded samples.

Состав 1 обеспечивает сырцовую прочность более 0,5 МПа при влажности более 5,6%. Составы 2, 3, 4 обеспечивают требуемую сырцовую прочность не менее 0,5 МПа при меньшей влажности формовочной смеси. Требуемая сырцовая прочность 0,5 МПа для прессованных силикатных цветных изделий обеспечивается составами №2 при влажности 4,6% и содержании активных CaO+MgO в количестве 8,2%, составами №3, 4 при влажности 4,0% и 4,6% и при содержании активных CaO+MgO - 7,2% и 6,5% против влажности 5,7-6,3% прототипа. Данные автоклавной прочности образцов приведены в таблице 2.Composition 1 provides a raw strength of more than 0.5 MPa at a moisture content of more than 5.6%. Compositions 2, 3, 4 provide the required raw strength of at least 0.5 MPa at a lower moisture content of the molding sand. The required raw strength of 0.5 MPa for pressed silicate non-ferrous products is provided by compositions No. 2 at a moisture content of 4.6% and an active CaO + MgO content of 8.2%, compositions No. 3, 4 at a moisture content of 4.0% and 4.6 % and with the content of active CaO + MgO - 7.2% and 6.5% against moisture 5.7-6.3% of the prototype. Autoclave strength data of the samples are shown in table 2.

Увеличение сырцовой прочности приводит и к увеличению автоклавной прочности с 23,9 МПа до 25,5 МПа при уменьшении расхода извести.An increase in raw strength leads to an increase in autoclave strength from 23.9 MPa to 25.5 MPa with a decrease in lime consumption.

Сопоставление результатов испытаний прототипа и предлагаемого решения показывает, что заявленный состав известково-кремнеземистого вяжущего отличается от известного повышенными характеристиками по сырцовой прочности при формовочной влажности менее 5%, увеличением автоклавной прочности с 23,9 до 25,5, снижением количества негашеной извести в составе вяжущего (содержание активных CaO+MgO в вяжущем) и в составе смеси с 8,5 до 6,5%.A comparison of the test results of the prototype and the proposed solution shows that the claimed composition of the lime-silica binder differs from the known one in the increased characteristics in raw strength at molding moisture of less than 5%, an increase in autoclave strength from 23.9 to 25.5, and a decrease in the amount of quicklime in the binder composition (the content of active CaO + MgO in the binder) and in the mixture from 8.5 to 6.5%.

Claims

Lime-siliceous binder for the production of colored silicate pressed products, containing lime and quartz sand in a ratio of I: K = 1: 1 and an additive introduced during grinding of the binder components, characterized in that it contains carbonate-containing material - carbonate rock, containing . wt.%: 86-94 CaCO ₃ and MgCO _3, 4.5, and grinding performed to a specific surface of 400 m ² / g at the following component ratio, wt%:

quicklime 35-45 quartz sand 35-45 specified carbonate material 10-30