BG65176B1 - Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрит iii или алфа-анхидрит на гипса и полученото хидравлично свързващо вещество - Google Patents
Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрит iii или алфа-анхидрит на гипса и полученото хидравлично свързващо вещество Download PDFInfo
- Publication number
- BG65176B1 BG65176B1 BG105895A BG10589501A BG65176B1 BG 65176 B1 BG65176 B1 BG 65176B1 BG 105895 A BG105895 A BG 105895A BG 10589501 A BG10589501 A BG 10589501A BG 65176 B1 BG65176 B1 BG 65176B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- anhydrite
- alpha
- gypsum
- iii
- temperature
- Prior art date
Links
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 title abstract 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 30
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 5
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims 1
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 abstract description 18
- 239000001175 calcium sulphate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 230000003407 synthetizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- OWZPCEFYPSAJFR-UHFFFAOYSA-N 2-(butan-2-yl)-4,6-dinitrophenol Chemical compound CCC(C)C1=CC([N+]([O-])=O)=CC([N+]([O-])=O)=C1O OWZPCEFYPSAJFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 229930194542 Keto Natural products 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 150000004683 dihydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B11/00—Calcium sulfate cements
- C04B11/05—Calcium sulfate cements obtaining anhydrite, e.g. Keene's cement
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
Методът се прилага по-специално за синтезиране нахидравлично свързващо вещество на база природен калциев сулфат (гипс). По метода калциевият сулфат се загрява, за да се получи голяма част от анхидрит III или алфа анхидрит, след което се осъществяватермично декапиране. Методът включва етап, в който калциевият сулфат напълно се дехидратира и така дехидратираното вещество се охлажда рязко. За предпочитане полученото хидравлично свързващо веществоможе да бъде използвано като цимент за изгражданена конструкции.
Description
Изобретението се отнася до метод за обработване на прахообразен изходен материал на базата на природен калциев сулфат (гипс) или синтетичен калциев сулфат (сулфогипс, фосфогипс и други странични продукти от същия вид) с цел да се получи ново хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент, на основата на много високи съдържания на анхидрит III или алфа-анхидрит (алфа по класификацията ASTM).
Изобретението също се отнася до свързващото вещество от споменатия метод, което може да бъде използвано като цимент.
Предшестващо състояние на техниката
Гипсът има различни кристални форми; по молекулната скала той има слоеста структура, при която слой от вода се редува с два слоя от CaSO4.
Гипсът се използва от хиляди години за производство на мазилка, един от най-старите строителни материали, известни от VI век преди новата ера.
Понастоящем гипсът се използва:
- за производство на цимент (като втвърдяващ регулатор);
- за земеделско използване;
- в разнообразни индустрии (химическа, хартиена и др.).
Много по-важно е неговото използване в производството на цимент и мазилка, чрез дехидратиращ гипс.
Докато в циментовата индустрия гипсът се въвежда при образуване на клинкера и се нагрява при висока температура от порядъка на 1400°С, когато се произвежда мазилка, същественият принцип е да се отстрани водата изцяло или частично от гипса - комплексна операция, която включва явлението кристализация, която е трудна за контрол.
Няколко типа методи за обработване на калциев сулфат се предлагат за приготвяне на мазилка. В частност, може да бъде приготвена подобрена мазилка (понякога означавана като алфа-мазилка), която веднъж втвърдена, има механични характеристики, които са далеч по-добри от тези на обикновената мазилка. Явленията, които се осъществяват по време на такива обработка са малко разбираеми и главно, подобрението на механичните характеристики се обяснява с присъствието на анхидрит III или алфаанхидрид в получените продукти, без внимателно да е изучено количеството им, нито условията, при които може да се произведе по възпроизводим начин: той съществува само в количествени следи.
Традиционно, подобрена мазилка се произвежда от гипс чрез нагряване при влажни условия в автоклав, последвано от стадий на сушене на горещо, осъществяван в поток от топъл, сух въздух. Нагряването се осъществява в атмосфера от наситена водна пара при налягане от порядъка на 5 до 10 bars за период от порядъка на 10 h.
Вероятно за да се превъзмогнат недостатъците на този традиционен метод за производство на подобрена мазилка (много скъп метод с невъзможна възпроизводимост), други методи предлагат да се възпроизведат по същество условията на традиционните методи (влаго-топлинна обработка последвана от сушене с горещ въздух), като се използват различни средства и технологии (FR-A-2 389 855, FR-A-2 445 940, FR-A-2 572 721, US 2 269 580, US-A-3 145 980).
Техническа същност на изобретението
Методът, съгласно изобретението се основава на следното наблюдение: когато калциев сулфат се обработва нормално, за да се получи “подобрена мазилка”, полученият продукт е фактически смес от безводни форми (гама-анхидрит) или хидратирани форми (полухидрати, дихидрати,...). Изследванията на изобретателите показват, че това състояние на нещата произтича от два фактора. Първо, нагряване на продуктите алфа-анхидрит и други форми, и второ, смяна на продукта след нагряване, с частично трансформиране, в специална повторна хидратация. По същество идеята, която се осъществява в метода, съгласно изобретението, е да се получи стабилен краен продукт, съдържащ част от теглото на алфа-анхидрита, която е много по-голяма отколкото тази, която се съдържа в известната подоб рена мазилка; с тази цел, структурата на получената смес след нагряване се запазва чрез охлаждане. Това значително блокира следващата трансформация на алфа-анхидрита, образуван чрез топлинна обработка.
PCT/FR1996/000622 разкрива, че охлаждащата операция е осъществена за предпочитане по такъв начин, че загретият материал да е с температура по-ниска от 100°С за период от 6 до 12 min. Това може да бъде постигнато като се използва студен сух сгъстен въздух, инжектиран на множество места в движещия се материал, като скоростта на потока на въздуха се регулира така, че да се получи подходяща скорост на охлаждане.
Обаче, това охлаждане не е достатъчно ефективно за да се получи такова количество анхидрит III или алфа-анхидрит, което е действително важно. По това патентно описание от нивото на техниката не може да се произведе много висок процент от анхидрит III или алфаанхидрит, именно 90 %, поради което не може да се получи хидравлично свързващо вещество, което да може да бъде използвано като цимент.
Методът, съгласно изобретението може да произведе такъв продукт.
Целта на изобретението е да се усъвършенства методът за получаване на голямо количество стабилен, разтворим анхидрит III или алфа-анхидрит.
Методът съгласно изобретението може да трансформира повече от 90 % от чистия калциев сулфат в анхидрит III или алфа-анхидрит.
С тази цел, настоящото изобретение предлага метод за получаване на хидравлично свързващо вещество на основата на природен калциев сулфат (гипс) или синтетичен калциев сулфат (сулфогипс, фосфогипс, титаногипс, и др.), включващ загряване на калциевия сулфат да се образува:
- хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, като съгласно изобретението съдържа повече от 70 % стабилен, разтворим анхидрит III или алфа-анхидрит и които се състои в:
- етап на загряване, който се провежда при температурата на обработения гипс от стайна температура до 220°С до 350°С в зависимост от характеристиките на обработения гипс;
- етап за рязко охлаждане на получения продукт, намаляващ неговата температура от 220°С - 350°С до по-ниска от 80°С за по-малко от две min, с цел стабилизиране на алфа-анхидрита чрез кристалографско блокиране и фиксиране.
При една реализация на метода, температурата на загряване е 300°С - 310°С.
В предпочитана реализация, температурата на рязкото охлаждане е в обхвата от 40°С до 50°С.
В предпочитана реализация, температурата се повишава за период от 10 до 40 min в зависимост от вида и размера на зърната на гипса.
Преди обработването, обработваният гипс включва от 0 до 20 % вода, и размерът на неговите зърна в обхвата от 0 до 30 mm.
В предпочитана реализация, обработваният гипс включва от 5 до 15 % вода, а размерът на неговите зърна в обхвата от 0 до 10 mm.
Хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, получено по описания метод се характеризира с това, че съдържа повече от 70 % стабилен и разтворим анхидрит III или алфа-анхидрит.
Хидравлично свързващо вещество което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, получено по горния метод се характеризира с това, че съдържа повече от 90 % стабилен и разтворим анхидрит III или алфа-анхидрит.
Хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, получено по метод съгласно изобретението се характеризира с това, че механичната якост е:
МРа на 24 h;
МРа на 8 дни;
повече от 40 МРа на 14 дни.
Настоящото изобретение също включва хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент, получено по описания метод.
Съществената изобретателска концепция на изобретението е такава, че да се увеличи количеството на алфа-анхидрита в продукта, като средство за ограничаване на промяната на продукта след нагряване чрез бързо охлаждане. Към по-нататъшно увеличаване на тази част от алфаанхидрит, изобретателят също прилага оптими зиране на нагряващата операция, за да се получи по възможност по-голямо количество от тази разновидност след нагряването.
Когато се загрява, гипсът произвежда серии от хидратирани или безводни продукти.
При около 100°С, се получават алфа- или бета- полухидрати (в зависимост от това дали се използва пара под налягане или свободен въздух), както е определено в реакцията:
CaSO4,2Н2О — CaSO4,1/2 Н2О + 3/2 Н2О моноклинален ромбоедричен
При около 300°С, се получава анхидрит III или много разтворим, но трайно нестабилен анхидрит, който незабавно повторно се хидратира до полухидрат в контакт с водна пара:
CaSO4,1/2ЦО—CaSO4ffl (или алфа)+1/2 ЦО ромбоедричен хексагонален
При около 300°С за алфа-полухидрата и 350°С за бета, анхидрит III (или алфа-анхидрит) се превръща в стабилен анхидрит II (свръх нагряване):
CaSO4 III (или алфа) — CaSO4 II хексагонален орторомбичен Анхидрит III бавно повторно се хидратира в контакт с вода.
При около 1230°С, се извършва нова реакция на трансформиране:
CaSO II — CaS041 орторомбичен стенно центриран кубичен
Само анхидрит I CaSO4 повторно трудно хидратира.
След 1250°С, анхидрит I се разлага: CaSO41 — CaO + SO2 + 1/2 О2
Общоприети индустриални приложения за мазилка използват само:
- алфа-полухидрат;
- бета-полухидрат; и
- анхидрит II (неразтворим или свръх нагрят).
Анхидрит III или алфа-анхидритът от настоящото изобретение не може да бъде използван поради неговата висока нестабилност.
Изменението на свойствата на мазилката при постройките и многобройните недостатъци по отношение на якост, водоустойчивост, адхезия спрямо известни подложки, и др., е също известно.
Настоящото изобретение се отнася до хидравлично свързващо вещество, получено чрез топлинна обработка на специфичен и нов гипс, включваща две съществени фази. Първата, де хидратираща фаза, произвежда голям процент анхидрит III (или алфа-анхидрит) CaSO4. Втората, бързо охлаждане, фаза “блокиране” на кристалографията, дава стабилен анхидрит III (или алфа-анхидрит) CaSO4 и го прави добър за използване.
Това бързо или рязко охлаждане, в суха атмосфера никога не би могло да се осъществи при производството на мазилка.
Търговската мазилка се получава единствено чрез дехидратиране и нагряване на гипса, без каквото и да е рязко охлаждане, което формулира главния аспект на изобретението.
Техническите условия за това ново хидравлично свързващо вещество, съгласно изобретението включват:
1. Дехидратираща фаза, включваща повишаване температурата на гипса с ниска влажност (3 % до 15 % вода), за да бъде обработен; повишаването на температурата се осъществява за период от 10 до 40 min, до температура 220°С до 350°С в зависимост от природата на гипса, или по-точно между 300°С и 310°С
2. Бързо или рязко охлаждане в суха атмосфера.
Това бързо или рязко охлаждане, никога не би могло да бъде предвидено в гипсовото производство и стабилизирането на много разтворимия анхидрит III (или алфа-анхидрит) CaSO4 анхидрит, блокира неговата кристализация чрез термичен шок, който трябва да понижи температурата от 220-350°С до по-ниска от 80°С за по-малко от 2 min.
Високият процент от стабилен и разтворим анхидрит III (или алфа-анхидрит) CaSO4 (повече от 70%, или често 90%) води до получаване на забележително хидравлично свързващо вещество, което може да се конкурира благоприятно с болшинството от общоприетите свързващи вещества.
Това ново свързващо вещество има следните характеристики:
- огнеустойчивост: възпламенимост, категория Мо по френския стандарт NF Р 92-507;
- отлично втвърдяване в морска вода;
- забележителна адхезия към всички подложки; и
- втвърдяване при много ниски или високи температури и др.
Индустриалните приложения на това свър зващо вещество са интересни за производствата на цимент, бетон и мазилка, при получаване на отпадъчни или инертни индустриални странични продукти, при производството на смеси с материали, които се комбинират добре с калциев сулфат, при изграждане на жилища в развиващите се страни и др.
Това хидравлично свързващо вещество може да бъде произведено чрез прилагане на известни техники: нискотемпературно загряване (220°С до 350°С) и охлаждане. Това може да бъде при обикновени заводски условия.
Вдопьлнениенанеговигетехнически качества, това хидравлично свързващо вещество е с:
- икономическа значимост;
- значимост по отношение пестенето на енергия;
- екологична значимост: не е замърсяващо.
След завършване на дехидратирането, процентното съдържание на анхидрит III (алфаанхидрит) CaSO4 е над 50 %, или често 70 % до 80%, докато бързото охлаждане причинява кристализация на формата III (алфа-анхидрит) CaSO4 и го прави стабилен и разтворим и дава възможност да бъде използван индустриално.
Следващите условия на реализация се явяват за да осигурят най-добрите резултати. Количеството влага в изходния материал е първа пречка и след това, то се регулира, ако е необходимо, до стойност от порядъка на 12 % до 20%; след това се осъществява нагряване, водещо до получаване на прахообразен материал с определена температура, като се нагрява при условия достатъчни да повишат температурата на газа над слоя от материал до стойност от порядъка на 350°С до 550°С, и до достигане на средна температура на сърцевината на материала над 220°С и под 350°С. Загряването може, например, да се осъществи като се използват инфрачервени нагреватели, локализирани над слоя от материал, като мощността на споменатите нагреватели се регулира в зависимост от продължителността на експониране на материала.
Едно възможно обяснение на най-добрите резултати, получени при тези работни условия е следното.
Температурата220°С-350°С в сърцевината на слоя от материал е идеална за получаване на алфа-анхидрит, но не и на други форми. Екстрахираната вода се изпуска от слоя материал в атмосферата, която е по-топла, и температурата е по-висока от критичната (365°С). Така, бързо се достига суперкритично състояние, предотвратяващо или ограничаващо повторно хидратиране и промени на повърхността на материала, така че когато нагряването завърши, количеството на алфа-анхидрита е много голямо (не е възможно да се получат прецизни пропорции при проби взети преди охлаждането).
Екзотермичната трансформация на алфаанхидрит до басанит е много бърза и се блокира чрез охлаждане, което стабилизира алфа-анхидрита. По-нататък, изглежда че охлаждането изцяло блокира промяната на алфа-анхидрита до басанитна мазилка, който само е открит като количествени следи в крайния продукт (в противоположност на известните свързващи вещества, които съдържат голяма част от тази форма).
Продуктът е получен, когато свързващото вещество, съгласно изобретението показва (без пълнител), че понася тестовете за устойчивост на пламък в съответствие с френския стандарт NF Р 92-507 (проби 0.30 m/0.40 ш подложени на нагряване с постоянен топлинен източник). Дефиниция на четирите индекса определени в стандарта (индекс на пламъка, индекс на усъвършенстване, индекс за максимална дължина на пламъка, индекс за горимост) дават възможност продуктът да бъде поставен в категория МО, най-висшата от шестте категории определени в стандарта.
По-нататък, тестовете за якост се осъществяват в съответствие със стандарта, за да се получат следните резултати:
- якост на натиск: 40 МРа; и
- якост на огъване: 10 МРа.
В допълнение, проведените тестове за качество с участващите проби показват че якостта на продукта остава добра в такава ситуация.
Изследването по-долу, като описва дехидратацията на калциев сулфат, дава възможност методът съгласно изобретението да бъде усъвършенстван, за да се получи истинско хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент.
Приложените чертежи са дадени като указание и не са ограничаващи по същество. Те представляват предпочитана реализация на изобретението и дават възможност да бъде лесно разбрано.
Фигура 1 е крива на термична дехидратация за гипс.
Фигура 2 показва двуизмерна матрица на Doehlert.
Фигура 3 показва равномерно покриване на площ.
Фигура 4 показва непроменлива триизмерна матрица на Doehlert.
Фигура 5 е изображение, показващо наслагването на рентгенов спектър.
A. Дехидратация на калциев сулфат:
Изследването засяга обработването на прахообразен калциев сулфат, основен материал за производство на ново хидравлично свързващо вещество с интересни характеристики, отнасящи се за група от норми, и известни физични свойства (термична топлопроводност, механична якост, акустична изолация, и др.).
Методът включва последователно два вида обработване:
- загряване на прахообразния материал до температура от порядъка на 220°С до 350°С, за да се образува алфа-анхидрит (или анхидрит III) (виж фигура 1);
- рязко охлаждане на загретия материал, за да се стабилизира тази метастабилна фаза. Така еволюирането в други кристалографски варианти е блокирано и повторното хидратиране до басанит, главната фаза на мазилката, е избегнато.
B. Експериментална методология:
Сбор от експерименти се осъществяват по емпиричен начин върху природен гипс и върху фосфогипс, титаногипс, борогипс и десулфогипс.
Обаче, изобретателят използва експериментални видове техники, за да определи въздействието на фактори, които могат да бъдат въвлечени във фазата на образуване на алфа-анхидрит и да ограничат броя на операциите.
Затова температурата се променя от 280°С до 320°С, времетраенето на етапа на постоянна температура от 10 min до 70 min, и се използват 3 групи от размери на зърното: < 80; 80 - 100; 100 - 200 microm.
Методологията за експерименталната стратегия, основаваща се на математически и статистически подход, използва модел за явлението, започващ, от полиномно написани без измерения кодирани променливи. Природната променлива Ц отговаря на всяка от тези променливи X., в съответствие с уравнението:
Uа = U0 + Ха х делтаи.
111^ 1 кьдето i = фактор;
Ца=стойността на естествена променлива i за експеримента а;
U®=стойността на естествена променлива i в центъра на експерименталната зона;
и(+1) + и(.1)
1 ц°= ---------2
Xja = стойността на кодираната променлива i за експеримента а;
делтаГЛ=стойността на изменение на природната променлива i:
U.(+i) + и.*·»
1 делта!!.0 = --------------2
Когато се получава това ново хидравлично свързващо вещество, стратегията е да се използва непроменлива матрица на Doehlert, стратегия която дава възможност коефициентите на полиномния модел да бъдат оценени (чрез правилото за средно повдигане на квадрат).
В кодирания интервал [(-1) (+1)] за изследваните променливи, общото уравнение е дадено по-долу:
+fbiiX?+fbsXiXj i=l i=l icj >2 където у = измерен ефект (производствен параметър)
Ьо = средна стойност на ефекта Ь. = главен ефект на променлива i;
b;i - повдигнат на квадрат ефект на променлива I;
Ь. = ефект на взаимодействие между променливи I и j.
В двупроменливия вариант показан на фигура 3, осъществените седем експеримента са разпределени в центриран правилен шестоъгълник, вписан в окръжност с радиус 1.
Двете променливи са температурата (280°С до 320°С) и времето (10 до 70 min). Експерименталната матрица (при кодирани променливи) и експерименталната стратегия (при природни променливи) са показани в таблица 1.
| Експериментална матрица | Експериментална стратегия | Ефект | |||||||
| No | XI | Х2 | ХЗ | Т° (°C) | време (min) | размер на зърно (цт) | % а anh | t° endo гх* | Qya2 anh Θ |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 320 | 40 | 80-100 | 86.1 | 127.5 | • |
| 2 | -1 | 0 | 0 | 280 | 40 | 80-100 | 89.7 | 120.7 | ο |
| 3 | 0.5 | 0.866 | 0 | 310 | 70 | 80-100 | 90.3 | 119.8 | • |
| 4 | -0.5 | -0.866 | 0 | 290 | 10 | 80-100 | 87.3 | 118.6 | 0 |
| 5 | 0.5 | -0.866 | 0 | 310 | 10 | 80-100 | 84.2 | 130.5 | • |
| 6 | -0.5 | 0.866 | 0 | 290 | 70 | 80-100 | 86.8 | 120.2 | • |
| 7 | 0.5 | 0.829 | 0.816 | 310 | 50 | 100-200 | 89.4 | 122.0 | • |
| 8 | -0.5 | -0.829 | -0.816 | 290 | 30 | <80 | 74.7 | 135.5 | ο |
| 9 | 0.5 | -0.829 | -0.816 | 310 | 30 | <80 | 89.9 | 118.2 | • |
| 10 | 0 | 0.577 | -0.816 | 300 | 60 20 | <80 | 83.3 | 130.8 | • |
| 11 | -0.5 | 0.829 | 0.816 | 290 | 50 | 100-200 | 81.5 | 132.9 | • |
| 12 | 0 | -0.577 | 0.816 | 300 | 20 | 100-200 | 86.5 | 120.9 | • |
| 13 | 0 | 0 | 0 | 300 | 40 | 80-100 | 90.9 | 110.1 | • |
Таблица 2: Експериментална матрица, експериментална стратегия и резултатите от анализа на продуктите, започващи с природен гипс • голям • малък 30 • много малък
- високо/продьлжително загряване температура/време
- ниско/кратко загряване температура/време
- реакция ендотермичен басанит — алфа 35 анхидрит
- ® част на алфа2 анхидрит в сместа от басанит и алфа,-анхидрит.
Манипулациите 13,3 и 9 показват, че найдоброто процентно съдържание на алфа-анхидрит 40 (90 %) се получава при температура на нагряване от 300°С до 310°С. Също е отбелязано, че тези добри резултати съответстват на минималните ендотермични реакционни температури за басанита (110°С в случая при експеримент 13). 45
Фигура 6 качествено и полуколичествено показва фазите, присъстващи в обработените продукти. Ако обработеният продукт е смес от алфа!-анхидрит и басанит, линията 2,80 А има 100 % интензитет. 50
Обратно, голямото количество на алфа2анхидрит в продукта предизвиква увеличаване при линията до 3.49 А, при което след това се достига 100 % интензитет и по същество появяване на линията 2.85 А за алфа2-анхидрита. В същото време, относителният интензитет на линиите 6.02 А, 3.01 А и 2.80 А намалява. Наслагване на рентгеновия дифракционен спектър показва увеличаване на частта на алфа2-анхидрит с температура на смес от алфа2-анхидрит и басанит.
Съгласно изобретението може да получи продукт; който е истинско хидравлично свързващо вещество, съдържащо повече от 70 % стабилен и разтворим алфа-анхидрит; (или често 80 % до 90 %) с удивителни свойства и приложения:
- бързо втвърдяване: до 3 min;
- ускорено втвърдяване;
- висока якост (35 МРа на 7 дни);
- термична и звукова изолация;
- обработване на индустриални остатъци: инертни или заякчаващи;
- покрития за фасади;
- шаблони за сгради;
- предварително изработване на жилища, и др. В допълнение на тези технически качества,
| Кодирани променлиВи (X;) | Природно променлиВи (Ц) | |||
| No | XI | Х2 | Температура (°C) | Време (min) |
| 1 | I | 0 | 320 | 40 |
| 2 | -1 | 0 | 280 | 40 |
| 3 | 0.5 | 0.866 | 310 | 70 |
| 4 | -0.5 | -0.866 | 290 | 10 |
| 5 | 0.5 | -0.866 | 310 | 10 |
| 6 | -0.5 | 0.866 | 290 | 70 |
| 7 | 0 | 0 | 3(Х) | 40 |
Таблица 1: Експериментална матрица и експериментална стратегия за непроменлива двуизмерна матрица на Doehlert
Този модел се характеризира с пет стойности за температурата и 3 температурни нива.
Като пример, за температурата има:
320 + 280
Ц°=---------= 300°С,къдетои.^ =
280°С U.(+'> = 320°С
320 + 280
Делта!}. =---------- = 20°С и X. = 0.5
Тази стратегия има две предимства:
- Ако, след провеждането на седемте експеримента с първия центриран шестоъгълник, показан на фигура 4, само четири от резултатите (процентното съдържание на алфа-анхидрита, представено на линиите за твърдото вещество на фигура 4), са от значение, само три манипулации са необходими, за да се конструира вторият правилно центриран шестоъгълник. Подобен подход дава възможност да бъде конструиран трети шестоъгълник.
Така, площта се покрива равномерно и се определят оптималните условия за получаване на алфа-анхидрит.
- По-нататък, за изследване въздействието на трети фактор (например, размера на зърната, се необходими само шест допълнител ни експерименти (три с размери на зърната поголеми от тези използвани за провеждане на първите седем експерименти и три с по-малки размери на зърната, по симетричен начин).
Триизмерната непроменлива матрица на Doehlert е показана със сфера, центрирана с шестоъгълник в положение перпендикулярно на 25 главната ос. Това е охарактеризирано с пет стойности за температурата, седем нива за времето и три обхвата за размера на зърната (виж фигура 5).
Така експерименталният модел позволя30 ва броят на манипулациите да бъде значително намален. Експерименталната матрица, експерименталната стратегия и резултатите са показани в таблица 2.
С. Резултати
Изобретателят е осъществил тринадесет манипулации, започвайки от природен гипс, както е определено чрез експерименталната стратегия, показана на фигура 5.
Термогравиметричният анализ (TGA) и ди40 ференциалната сканираща калориметрия (DSC) дават възможност да се определи процентното съдържание на алфа-анфидрит. Рентгенографска дифрактометрия се използва, за да се установи присъствие на фазите и да се разграничат два 45 варианта на алфа-Са8О4, които ще бъдат означени като алфа] и алфа2 (виж фигура 6).
Резултатите са показани в следната таблица:
това хидравлично свързващо вещество е с:
- икономическо значение;
- значимост относно икономията на енергия;
- екологично значение: не замърсява природата.
Методът съгласно изобретението може да превърне повече от 90 % от чистия калциев сулфат в анхидрит III или алфа-анхидрит.
Всички видове гипс съдържат чист калциев сулфат плюс нежелателни примеси.
В зависимост от чистотата на калциевия сулфат се получават различни видове цимент.
По отношение на крайния продукт, новото свързващо вещество съдържа по-малко от 10 % “гипс”.
Патентни претенции
Claims (9)
1. Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрид III или алфа-анхидрид на природен калциев сулфат (гипс) или синтезиран калциев сулфат (сулфогипс, фосфогипс, титаногипс), включващ загряване на споменатия калциев сулфат до образуване на:
- хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на базата на анхидрит III или алфа-анхидрит, характеризиращ се с това, че съдържа повече от 70 % стабилен, разтворим анхидрит III или алфаанхидрит, и който метод се състои в :
- етап на загряване, който се провежда при температура на обработвания гипс от стайна до 220°С до 350°С в зависимост от характеристиките на обработвания гипс;
- етап за рязко охлаждане на получения продукт, като се намалява неговата температура от 220°С - 350°С на по-ниска от 80°С за по-малко от 2 min, с цел да се стабилизира алфа-анхидрита чрез кристалографско блокиране и фиксиране.
2. Метод съгласно претенция 1, характе ризиращ се с това, че температурата на загряване е 300°С-310°С.
3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че температурата на рязко охлаждане е в обхвата 40°С до 50°С.
4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че температурата се повишава за период от 10 до 40 min в зависимост от вида и размера на зърната на гипса.
5. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че преди обработката, обработваният гипс съдържа 0 до 20% вода, а размерът на зърната е в обхвата 0 до 30 mm.
6. Метод съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че обработваният гипс съдържа 5 % до 15 % вода, а размерът на зърната е в обхвата 0 до 10 mm.
7. Хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, получен по метода, съгласно всяка една от претенциите 1 до 6, характеризиращо се с това, че съдържа повече от 70 % стабилен и разтворим анхидрит III или алфа-анхидрит.
8. Хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, получен по метода, съгласно всяка една от претенциите 1 до 6,характеризиращо се с това, че съдържа повече от 90 % стабилен или разтворим анхидрит III или алфа-анхидрит.
9. Хидравлично свързващо вещество, което може да бъде използвано като цимент на основата на анхидрит III или алфа-анхидрит, получено по метода съгласно всяка една от претенциите 1 до 6, характеризиращо се с това, че механичната якост е:
22 МРа за 24 h;
30 МРа за 8 дни;
повече от 40 МРа за 14 дни.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG105895A BG65176B1 (bg) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрит iii или алфа-анхидрит на гипса и полученото хидравлично свързващо вещество |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG105895A BG65176B1 (bg) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрит iii или алфа-анхидрит на гипса и полученото хидравлично свързващо вещество |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG105895A BG105895A (bg) | 2002-06-28 |
| BG65176B1 true BG65176B1 (bg) | 2007-05-31 |
Family
ID=38229637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG105895A BG65176B1 (bg) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрит iii или алфа-анхидрит на гипса и полученото хидравлично свързващо вещество |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG65176B1 (bg) |
-
2001
- 2001-09-12 BG BG105895A patent/BG65176B1/bg unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG105895A (bg) | 2002-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101421273B1 (ko) | 초저경도 α- 및 β-블렌드 스터코의 제조방법 | |
| EA002867B1 (ru) | Способ получения гидравлического связующего на основе ангидрита iii или альфа-ангидрита | |
| EP2061731B1 (en) | Calcium sulfate hemihydrate treatment process | |
| RS56201B1 (sr) | Kontejner | |
| EP2858964B2 (en) | Method for stabilizing beta-hemihydrate plaster and stabilized beta-hemihydrate plaster | |
| CN109081620A (zh) | 一种高温煅烧工业副产石膏的生产方法 | |
| CN1209314C (zh) | 生产基于无水石膏Ⅲ或α无水石膏的水硬粘结剂的方法和所获得的水硬粘结剂 | |
| BG65176B1 (bg) | Метод за производство на хидравлично свързващо вещество на база анхидрит iii или алфа-анхидрит на гипса и полученото хидравлично свързващо вещество | |
| RU2070169C1 (ru) | Способ получения гипсового вяжущего | |
| EP3208248A1 (en) | Method for producing a gypsum binder | |
| KR20010108207A (ko) | 무수석고 Ⅲ 또는 α기재의 수경성 결합제 제조방법 | |
| Ravaszová et al. | Preparation of Beta Dicalcium Silicate with Stabilizer | |
| RU1805106C (ru) | Композици дл основного сло декоративно-облицовочного материала | |
| CN118930108A (zh) | 一种高强耐水石膏制品用矿化剂及其制备方法和应用 | |
| El-Didamony et al. | Effect of Firing Temperature on the Properties of Granulated Slag Pozzolanic Cement Pastes | |
| US1993238A (en) | Process of producing gypsum products | |
| JPS5842128B2 (ja) | ケイサンカルシウムスイワブツノセイゾウホウ | |
| JPH0319177B2 (bg) | ||
| AU2015255159A1 (en) | Method of producing gypsum binder | |
| LT6284B (lt) | Bevandenių kalcio silikatų gamybos būdas ir tuo būdu gautas bevandenis kalcio silikatas | |
| JPH0566908B2 (bg) |