PL243928B1 - Cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów - Google Patents
Cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów Download PDFInfo
- Publication number
- PL243928B1 PL243928B1 PL430217A PL43021719A PL243928B1 PL 243928 B1 PL243928 B1 PL 243928B1 PL 430217 A PL430217 A PL 430217A PL 43021719 A PL43021719 A PL 43021719A PL 243928 B1 PL243928 B1 PL 243928B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- cement
- slag
- oxide
- cem
- weight
- Prior art date
Links
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 129
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 113
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 25
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 16
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 abstract description 4
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 abstract description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 12
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 7
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- -1 marl Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- ULGYAEQHFNJYML-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Ca] Chemical compound [AlH3].[Ca] ULGYAEQHFNJYML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest cement zawierający żużel, charakteryzujący się tym, że zawiera poniżej 95% wag., korzystnie od 10 do 45% wag., żużla granulowanego pochodzącego z procesu produkcji żelazostopów, zawierającego: od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu Al2O3; od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia CaO (II); od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) MnO; od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO); od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3); od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SiO2). Zgłoszenie dotyczy także sposobu wytwarzania powyższego cementu. Ponadto, zgłoszenie obejmuje także beton, zawierający przedmiotowy cement, sposób jego wytwarzania oraz zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów.
Wynalazek w szczególności dotyczy cementu CEM II, CEM III, CEM V i CEM VI zawierającego w swoim składzie żużel jako składnik główny lub drugorzędny oraz cementu CEM I i CEM IV, gdzie żużel jest stosowany jako składnik drugorzędny, oraz betonu z dodatkiem żużla z produkcji żelazostopów.
Cement jest spoiwem hydraulicznym, drobnoziarnistym materiałem nieorganicznym. W wyniku połączenia cementu z wodą uzyskuje się zaczyn, który podlega wiązaniu i twardnieniu w wyniku reakcji cementu z wodą.
Cement jest znaczącym materiałem dla przemysłu budowlanego, jest wykorzystywany jako materiał podstawowy we wszystkich rodzajach budownictwa. Cement wchodzi w skład mieszanek betonowych, zapraw murarskich, tynkarskich oraz wielu innych produktów chemii budowlanej.
Głównym surowcem do wytwarzania cementu są kopaliny, przykładowo wapień, margiel, glina i iłołupek, z których w procesie wypalania w temperaturze sięgającej 1450°C powstaje półprodukt wykorzystywany w wytwarzaniu cementu, czyli klinkier cementowy. Cement produkuje się na drodze wspólnego przemiału klinkieru, regulatora czasu wiązania oraz opcjonalnych dodatków nie klinkierowych, takich jak granulowany żużel wielkopiecowy, popioły lotne czy kamień wapienny.
W zależności od składu, cement poddaje się klasyfikacji do sześciu rodzajów różniących się parametrami użytkowymi, co wpływa na ich pożądane zastosowanie w różnych gałęziach budownictwa. Cement portlandzki czysty (CEM I), nie zawierający dodatków wykorzystuje się w szczególności do wytwarzania konstrukcji zbrojonych, a egzotermiczny charakter jego reakcji hydratacji sprawia, iż może być wykorzystywany w niskich temperaturach otoczenia. Wśród cementów portlandzkich z dodatkami (CEM II) stosowanych w wytwarzaniu zapraw murarskich i tynkarskich można wyróżnić między innymi cement żużlowy, krzemionkowy, pucolanowy, popiołowy i wapienny.
Wysoka odporność na działanie kwasów humusowych i siarczanów cementu hutniczego (CEM III) sprawia, że jest on odpowiedni do zastosowania w pracach fundamentowych, a dzięki niskiemu ciepłu hydratacji nadaje się do wytwarzania masywnych konstrukcji betonowych. Podobne zastosowanie do cementu hutniczego znajduje cement pucolanowy (CEM IV) o wysokiej odporności na działanie agresywnych środowisk kwasowych. Cement wieloskładnikowy (CEM V), o udziale dodatków nawet do 50%, wykorzystywany jest do produkcji elementów betonowych i mieszanek budowlanych. Cement kompozytowy (CEM VI), dobrze nadaje się do podziemnych prac hydraulicznych, fundamentów pracy w agresywnych środowiskach, pracy na morzu i ogólnie wszelkich prac wymagających niskie ciepło hydratacji.
Stosowane w niniejszym opisie oznaczenia cementów CEM I, CEM II, CEM IlI, CEM IV, CEM V, odnoszą się do cementów takiego typu jak zdefiniowane w normie PN-EN 197-1:2012 „Cement - Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku”, natomiast oznaczenie CEM VI odnosi się do cementu takiego typu jaki określono w planowanej do wprowadzenia w roku 2020 wersji normy. Cement CEM VI charakteryzuje się możliwością zastosowania dwóch głównych dodatków żużla granulowanego wielkopiecowego oraz kamienia wapiennego, w różnych proporcjach względem siebie i klinkieru portlandzkiego.
Granulowany żużel wielkopiecowy, który stosuje się jako jeden z głównych składników cementu i spoiw drogowych, wpływa na ich właściwości takie jak: wydłużenie czasu wiązania, obniżenie ciepła hydratacji, lepsze utrzymanie konsystencji w czasie (urabialność) oraz wyższa odporność na agresywne czynniki chemiczne (chlorki, siarczany, alkalia). Stosowanie dodatku żużla do składu cementów doskonale wpisuje się w strategię zrównoważonego rozwoju, dzięki ograniczeniu emisji dwutlenku węgla do atmosfery spowodowanej reakcją rozkładu kamienia wapiennego stosowanego do produkcji cementu. Dodatkowo stosowanie granulowanego żużla wielkopiecowego ogranicza zużycie surowców naturalnych i umożliwia zagospodarowanie odpadu pochodzącego z produkcji surówki żelaza.
W literaturze patentowej znane są sposoby wytwarzania cementu oraz kompozycje cementowe o różnym składzie i zastosowaniu.
Z polskiego patentu PL194967 znany jest sposób wytwarzania pucolanowych lub hydraulicznych domieszek mielonych dla przemysłu cementowego z zasadowych żużli tlenkowych, zwłaszcza żużli stalowych, przy użyciu kąpieli metalowej do redukcji tlenków metali w żużlach, w którym przed redukcją doprowadza się zasadowość płynnych żużli poprzez dodanie kwasowych substancji korygujących, jak na przykład piasek kwarcowy i/lub żużel wysokopiecowy i/lub zawierające SiO2 substancje korygujące, do wartości leżącej od 0,1 do 0,5 poniżej wartości zasadowości (CaO/SiO2) żużla docelowego oraz tym, że zasadowość żużli doprowadza się na zakończenie lub w pobliżu końca fazy redukcji do żądanej zasadowości docelowej pomiędzy 1,1 i 1,5, poprzez dodanie wapna palonego i/lub substancji korygujących, zawierających CaO.
Z polskiego patentu PL228363 znany jest sposób wytwarzania żużla rafinacyjnego, w którym żużel z procesu rafinacji stali w kadzi w obróbce pozapiecowej o zawartości 20-30% wagowych AI2O3, 30-60% wagowych CaO, 6-20% wagowych SO2 i do 20% wagowych MgO przesiewa się do uziarnienia do 2 mm, po czym dodaje się pył korundowy w ilości 17-33% wagowych i wapno hydratyzowane w ilości 5-23% wagowych tak, aby otrzymać wapniowo-glinową mieszankę o zawartości 30-50% wagowych CaO, 30-50% wagowych AŁO3, 6-15% wagowych SO2 i do 12% wagowych MgO, a następnie dodaje się 3-5% lepiszcza, zaś otrzymaną mieszankę wprowadza się do mieszalnika i poddaje mieszaniu celem ujednorodnienia, po czym dodaje się wodę w ilości 15-20% wagowych kontynuując mieszanie w mieszalniku do czasu otrzymania zarodków granulatu, a następnie wsad z mieszalnika podaje się na taśmociąg i dozuje w sposób ciągły do granulatora, a po uformowaniu gotowy wyrób konfekcjonuje się i poddaje sezonowaniu.
Z polskiego patentu PL190049 znany jest sposób wytwarzania klinkieru cementowego w piecu obrotowym cementowym, przez wypalanie surowca wapiennego i żużla wielkopiecowego, w którym jako wsad stosuje się 70-95% surowca wapiennego i 5-30% schłodzonego, pokruszonego i przesianego żużla wielkopiecowego o średnicy ziaren nie większej niż 50,8 mm, przy czym wsad przemieszcza się w kierunku źródła ciepła i ogrzewa co najmniej do temperatury topnienia żużla wielkopiecowego, a żużel wielkopiecowy poddaje się dyfuzji do surowca wapiennego.
Z patentu europejskiego EP0632791 znany jest sposób wytwarzania cementu z żużli metalurgicznych, w którym ciekłe żużle pochodzące z procesów redukcji i procesów hutniczych, takich jak np. żużle wielkopiecowe i konwertorowe, miesza się ze sobą i, w razie potrzeby, uzupełnia wapnem, w którym w pierwszej fazie chłodzenia w temperaturach powyżej 1000°C, korzystnie powyżej 1200°C, chłodzenie odbywa się wolniej niż w drugiej fazie chłodzenia, po czym otrzymany zestalony produkt poddaje się granulacji i/lub mieleniu.
Z patentu amerykańskiego US7537655 znany jest agregat wytwarzany z żużla i betonu zawierający od 5% do 50% wagowo cementu, 50% do 94% wagowo zdemetalizowanego żużla ze stali nierdzewnej, od 0% do 90% objętościowo środka spieniającego, 2 do 20 uncji na sto mas cementu co najmniej jednej mieszanki, 0% do 10% wagowo włókna naturalnego, syntetycznego lub stalowego i 0% do 10% środków barwiących.
Zwiększone zapotrzebowanie na cement związane z intensywnie wzrastającym rozwojem budownictwa, a także budową dróg krajowych i autostrad stawia ważne zadanie przemysłowi cementowemu. Celowym zatem byłoby opracowanie alternatywnych dodatków, którymi można byłoby uzupełnić ewentualne braki surowcowe w produkcji cementu, betonu, oraz wytwarzanych z nich produktów.
Przedmiotem wynalazku jest cement zawierający żużel, charakteryzujący się tym, że zawiera poniżej 95% wag., korzystnie od 10 do 45% wag., żużla granulowanego pochodzącego z procesu produkcji żelazostopów, zawierającego: od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu AI2O3; od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia CaO (II); od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) MnO; od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO); od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3); od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SO2).
Korzystnie, jest to cement portlandzki czysty (CEM I) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości poniżej 5% wag.
Korzystnie, jest to cement portlandzki z dodatkami (CEM II) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 6 do 35% wag.
Korzystnie, jest to cement hutniczy (CEM III) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 36 do 95% wag.
Korzystnie, jest to cement pucolanowy (CEM IV) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości poniżej 5% wag.
Korzystnie, jest to cement wieloskładnikowy (CEM V) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 18 do 49% wag.
Korzystnie, jest to cement kompozytowy (CEM VI) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 31 do 59% wag.
Przedmiotem wynalazku jest ponadto beton składający się z cementu, typowego kruszywa i wody, charakteryzujący się tym, że zawiera cement opisany powyżej, który zawiera poniżej 95% wag. żużla granulowanego pochodzącego z procesu produkcji żelazostopów.
Przedmiotem wynalazku jest ponadto sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, w którym do klinkieru portlandzkiego dodaje się poniżej 95% żużla granulowanego w odniesieniu do końcowej masy cementu, a następnie otrzymaną mieszankę wprowadza się do młyna i poddaje się współmieleniu, po czym dodaje się dodatki regulujące czas wiązania, charakteryzujący się tym, że jako żużel granulowany stosuje się żużel pochodzący z produkcji żelazostopów, zawierający: od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3); od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO); od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO); od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO); od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3); od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SO2).
Przedmiotem wynalazku jest ponadto sposób wytwarzania betonu, w którym jako substytut cementu do mieszanki betonowej dodaje się poniżej 95% żużla granulowanego, charakteryzujący się tym, że jako żużel granulowany stosuje się żużel pochodzący z produkcji żelazostopów, zawierający: od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3); od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO); od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO); od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO); od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3); od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SiO2).
Przedmiotem wynalazku jest ponadto zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów, zawierającego: od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3); od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO); od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO); od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO); od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3); od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SiO2); jako składnika mieszanki do wytwarzania cementu zawierającego żużel, w szczególności: cementu portlandzkiego czystego (CEM I), cementu portlandzkiego z dodatkami (CEM II), cementu hutniczego (CEM III), cementu pucolanowego (CEM IV), cementu wieloskładnikowego (CEM V) lub cementu kompozytowego (CEM VI).
Przedmiotem wynalazku jest cement zawierający dodatek żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów, sposób wytwarzania cementu zawierającego dodatek żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów, a także zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów do wytwarzania cementu i betonu.
Żużel stosowany w niniejszym wynalazku powstaje analogicznie do granulowanego żużla wielkopiecowego powstającego w procesach hutniczych. Nie jest on jednak produktem ubocznym wielkopiecowego procesu wytopu surówki, lecz powstaje jako produkt uboczny produkcji wytwarzania żelazostopów, zawierających takie dodatki jak rudy manganu, kwarcyty, rudy chromu. Żużel pochodzący z produkcji żelazostopów powstaje zgodnie z procesami znanymi w stanie techniki. Obecnie żelazostopy są zasadniczo produkowane albo przez węglotermiczną albo przez metalotermiczną redukcję rud tlenkowych lub koncentratów. Najważniejszym procesem jest redukcja węglotermiczną, w której pierwiastek węgiel w postaci koksu (koks metalurgiczny), węgla lub węgla drzewnego jest normalnie stosowany jako środek redukujący. Jeśli stosowany jest piec szybowy, to koks również jest potrzebny jako źródło energii. Redukcji metalotermicznej dokonuje się głównie z użyciem krzemu albo glinu w charakterze środka redukującego. Efektem wysokotemperaturowej obróbki cieplnej jest powstanie żelazostopu o zaprojektowanym składzie chemicznym, oraz jako produktów ubocznych/odpadów żużla granulowanego oraz pyłów wyłapywanych z gazów odlotowych.
Istotnym aspektem podczas wytwarzania żużla żelazostopowego stosowanego w niniejszym wynalazku jest jego intensywne schłodzenie, w celu osiągnięcia zawartości fazy szklistej na poziomie od 40 do 99,9% wag. Wysoka zawartość fazy szklistej istotnie wpływa na właściwości żużla stosowanego jako składnik cementu, ponieważ szkło żużlowe reaguje z wodą znacznie intensywniej niż związki krystaliczne. Wpływa to korzystnie na rozwój trwałej struktury i wytrzymałość zapraw i betonów z dodatkiem granulowanego żużla żelazostopowego. Wyższa zawartość fazy krystalicznej wpłynęłaby zatem negatywnie na właściwości końcowego produktu.
Dodatkowo, kolejnym czynnikiem wpływającym na reaktywność żużla jest jego uziarnienie. Dzięki mieleniu zwiększa się aktywację żużla. Żużel żelazostopowy stosowany jako dodatek do cementów CEM I - CEM VI, zawierających w swoim składzie żużel jako składnik główny lub drugorzędny, według wynalazku mieli się do uzyskania powierzchni właściwej od 2000 do 4000 cm2/g, korzystnie od 3000 do 3500 cm2/g.
PL 243928 Β1
Tabela 1 porównanie składu chemicznego żużla wielkopiecowego oraz żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów:
| Skład chemiczny [%] | Żużel granulowany wielkopiecowy | Żużel granulowany z procesu produkcji żelazostopów |
| SIO2 | 38,0 | 37,0 |
| FS2O3 | 1,0 | 1,0 |
| AI2O3 | 8,0 | 12,0 |
| CaO | 43,0 | 31,0 |
| MgO | 6,0 | 7 |
| MnO | <0,5 | 12 |
Jak przedstawiono w Tabeli 1, skład chemiczny żużla wielkopiecowego granulowanego oraz żużla granulowanego pochodzącego z produkcji żelazostopów różni się znacząco pod względem zawartości tlenku glinu (AI2O3), tlenku wapnia (II) (CaO) oraz tlenku manganu (II) (MnO).
Stwierdzono, że istotnym dla wynalazku jest, aby żużel granulowany żelazostopowy miał następujący skład chemiczny:
- zawartość tlenku glinu (AI2O3): od 9 do 15%, korzystnie 12%
- zawartość tlenku wapnia (II) (CaO): od 27 do 37%, korzystnie 31%
- zawartość tlenku manganu (II) (MnO): od 5 do 17%, korzystnie 12%
- zawartość tlenku magnezu (MgO): od 6 do 8%, korzystnie 7%
- zawartość tlenku żelaza (Fe2Os): od 0,5 do 2%, korzystnie 1%
- zawartość tlenku krzemu (S1O2): od 36 do 40%, korzystnie 37%
Różnica ta nie wpływa na pogorszenie właściwości cementów żużlowych wytwarzanych z dodatkiem mielonych granulowanych żużli z procesu produkcji żelazostopów w stosunku do cementów wytwarzanych z dodatkiem mielonych granulowanych żużli wielkopiecowych.
Cementy CEM II, CEM III, CEM V i CEM VI zawierające w swoim składzie żużel jako składnik główny lub drugorzędny oraz CEM I i CEM IV, gdzie żużel jest stosowany jako składnik drugorzędny z dodatkiem granulowanego żużla z produkcji żelazostopów, wytwarzany jest poprzez współmielenie klinkieru portlandzkiego z granulowanym żużlem z produkcji żelazostopów lub poprzez osobne mielenie klinkieru oraz żużla, a następnie mieszanie w mieszalnikach w celu ujednorodnienia wyrobu. Przemielony granulowany żużel z produkcji żelazostopów może być również wykorzystywany jako dodatek przy produkcji betonu.
Przeprowadzono badania mające na celu porównanie wpływu mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego oraz mielonego granulowanego żużla z produkcji żelazostopów na właściwości betonu. Do przeprowadzenia badań oba żużle zostały przemielone do powierzchni właściwej wynoszącej 3200 cm2/g oraz został przyjęty dodatek wody gwarantujący taką samą konsystencję mieszanek betonowych. W Tabeli 2 poniżej zostały przedstawione receptury betonów z zastosowaniem dwóch rodzajów żużli.
PL 243928 Β1
Tabela 2
| Projekt mieszanki betonowej | Ilość w [%] | Próbka nr 1 | Próbka nr 2 |
| Kruszywo 0/16 | 70,4 | Kruszywo żwirowe | Kruszywo żwirowe |
| Cement | 8,5 | CEM I 42,5 R | CEM I 42,5 R |
| Żużel | 12,7 | Mielony granulowany żużel wielkopiecowy | Mielony granulowany żużel z produkcji żelazostopów |
| Woda | 8,4 | Destylowana | Destylowana |
| SUMA SKŁADNIKÓW | 100 | ||
| Stosunek W/C | 0,4 |
Mieszanka betonowa przy dodatku tej samej ilości wody uzyskała tą samą klasę konsystencji, a wyniki badania wytrzymałości na ściskanie przeprowadzonego według normy PN-EN 12390-3:2011, które zostały przedstawione w Tabeli 3, potwierdzają że beton wytworzony z dodatkiem mielonego granulowanego żużla z produkcji żelazostopów osiąga wyższe wyniki wytrzymałości na ściskanie po tym samym czasie hydratacji. Dla zobrazowania tempa przyrostu wytrzymałości, wykonano pomiar wytrzymałości wczesnej po 2 i 7 dniach dojrzewania oraz pomiar wytrzymałości normowej po 28 dniach dojrzewania.
Tabela 3
| Numery Próbek | Próbka nr 1 | Próbka nr 2 | |
| Żużel zastosowany w badaniach | Mielony granulowany żużel wielkopiecowy | Mielony granulowany żużel z produkcji żelazostopów | Jednostki Si |
| Ilość spoiwa w betonie | 21,2 | 21,2 | [%] |
| Klasa konsystencji | S1 | S1 | Klasa |
| Wytrzymałość (2 dni dojrzewania) | 11,9 | 19,7 | [MPa] |
| Wytrzymałość (7 dni dojrzewania) | 32,1 | 36,0 | [MPa] |
| Wytrzymałość (28 dni dojrzewania) | 59,2 | 62,3 | [MPa] |
Cement wytworzony sposobem według wynalazku charakteryzuje się zbliżonymi własnościami do cementu z wykorzystaniem żużla wielkopiecowego, możliwe jest zatem zastąpienie żużla wielkopiecowego żużlem pochodzącym z żelazostopów w produkcji cementu, co pozwala uzupełnić ewentualne braki surowcowe w produkcji cementu, betonu, oraz wytwarzanych z nich produktów.
Przykład wykonania - żużlel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów
Żużel granulowany, zastosowany w poniższych przykładach, zawiera: 12% tlenku glinu (AI2O3); 31% tlenku wapnia (II) (CaO); 12% tlenku manganu (II) (MnO); 7% tlenku magnezu (MgO); 1% tlenku żelaza (Fe2O3); 37% tlenku krzemu (SiO2).
Przykład wykonania - cement portlandzki czysty (CEM I)
Cement zawiera, poza standardowymi składnikami dla cementu portlandzkiego, żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości 4,9% wag.
Przykład wykonania - cement portlandzki z dodatkami (CEM II)
Cement zawiera, poza standardowymi składnikami dla cementu portlandzkiego, żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości 6% wag.
Przykład wykonania - cement hutniczy (CEM III)
Cement zawiera, poza standardowymi składnikami dla cementu hutniczego, żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości 36% wag.
Przykład wykonania - cement pucolanowy (CEM IV)
Cement zawiera, poza standardowymi składnikami dla cementu pucolanowego, żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości 4,9% wag.
Przykład wykonania - cement wieloskładnikowy (CEM V)
Cement zawiera, poza standardowymi składnikami dla cementu wieloskładnikowego, żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości 18% wag.
Przykład wykonania - cement kompozytowy (CEM VI)
Cement zawiera, poza standardowymi składnikami dla cementu kompozytowego, żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości 31% wag.
Przykład wykonania - sposób wytwarzania cementu
Do klinkieru portlandzkiego dodano 45% żużla granulowanego z produkcji żelazostopów w odniesieniu do końcowej masy cementu, a następnie otrzymaną mieszankę wprowadzono do młyna i poddano współmieleniu, po czym dodano dodatki regulujące czas wiązania. Parametry mielenia i składniki mieszanki dobrano zgodnie ze standardowymi procedurami.
Przykład wykonania - sposób wytwarzania betonu
Jako substytut cementu do mieszanki betonowej dodano 45% żużla granulowanego.
Przykład wykonania - zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów
Żużel granulowany z produkcji żelazostopów wykorzystano jako składnik mieszanki do wytwarzania cementu zawierającego żużel, zgodnie z przykładami dla cementów CEM (I-VI) opisanymi powyżej.
Claims (11)
1. Cement zawierający żużel, znamienny tym, że zawiera poniżej 95% wag., korzystnie od 10 do 45% wag., żużla granulowanego pochodzącego z procesu produkcji żelazostopów, zawierającego:
- od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3);
- od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO);
- od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO);
- od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO);
- od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3);
- od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SO2).
2. Cement według zastrz. 1, znamienny tym, że jest to cement portlandzki czysty (CEM I) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości poniżej 5% wag.
3. Cement według zastrz. 1, znamienny tym, że jest to cement portlandzki z dodatkami (CEM II) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 6 do 35% wag.
4. Cement według zastrz. 1, znamienny tym, że jest to cement hutniczy (CEM III) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 36 do 95% wag.
5. Cement według zastrz. 1, znamienny tym, że jest to cement pucolanowy (CEM IV) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości poniżej 5% wag.
6. Cement według zastrz. 1, znamienny tym, że jest to cement wieloskładnikowy (CEM V) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 18 do 49% wag.
7. Cement według zastrz. 1, znamienny tym, że jest to cement kompozytowy (CEM VI) i zawiera żużel granulowany pochodzący z procesu produkcji żelazostopów w ilości od 31 do 59% wag.
8. Beton składający się z cementu, typowego kruszywa i wody, znamienny tym, że zawiera cement określony w zastrzeżeniach od 1 do 7, który zawiera poniżej 95% wag. żużla granulowanego pochodzącego z procesu produkcji żelazostopów.
9. Sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, w którym do klinkieru portlandzkiego dodaje się poniżej 95% żużla granulowanego w odniesieniu do końcowej masy cementu, a następnie otrzymaną mieszankę wprowadza się do młyna i poddaje się współmieleniu, po czym dodaje się dodatki regulujące czas wiązania, znamienny tym, że jako żużel granulowany stosuje się żużel pochodzący z produkcji żelazostopów, zawierający:
- od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3);
- od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO);
- od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO);
- od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO);
- od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3);
- od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SO2).
10. Sposób wytwarzania betonu, w którym jako substytut cementu do mieszanki betonowej dodaje się poniżej 95% żużla granulowanego, znamienny tym, że jako żużel granulowany stosuje się żużel pochodzący z produkcji żelazostopów, zawierający:
- od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3);
- od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO);
- od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO);
- od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO);
- od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3);
- od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SO2);
11. Zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów, zawierającego:
- od 9 do 15%, korzystnie 12% tlenku glinu (AI2O3);
- od 27 do 37%, korzystnie 31% tlenku wapnia (II) (CaO);
- od 5 do 17%, korzystnie 12% tlenku manganu (II) (MnO);
- od 6 do 8%, korzystnie 7% tlenku magnezu (MgO);
- od 0,5 do 2%, korzystnie 1% tlenku żelaza (Fe2O3);
- od 36 do 40%, korzystnie 37% tlenku krzemu (SO2);
jako składnika mieszanki do wytwarzania cementu zawierającego żużel, w szczególności cementu portlandzkiego czystego (CEM I), cementu portlandzkiego z dodatkami (CEM II), cementu hutniczego (CEM III), cementu pucolanowego (CEM IV), cementu wieloskładnikowego (CEM V) lub cementu kompozytowego (CEM VI).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430217A PL243928B1 (pl) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430217A PL243928B1 (pl) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430217A1 PL430217A1 (pl) | 2020-12-14 |
| PL243928B1 true PL243928B1 (pl) | 2023-10-30 |
Family
ID=73727716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430217A PL243928B1 (pl) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243928B1 (pl) |
-
2019
- 2019-06-12 PL PL430217A patent/PL243928B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430217A1 (pl) | 2020-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | Cementitious binder from fly ash and other industrial wastes | |
| Mahieux et al. | Utilization of weathered basic oxygen furnace slag in the production of hydraulic road binders | |
| RU2513572C2 (ru) | Гидравлическое вяжущее на основе сульфоглиноземистого клинкера и портландцементного клинкера | |
| Allahverdi et al. | Chemical activation of slag-blended Portland cement | |
| Altun et al. | Study on steel furnace slags with high MgO as additive in Portland cement | |
| RU2547866C2 (ru) | Добавка для гидравлического вяжущего материала на основе клинкера из белита и сульфоалюмината-феррита кальция | |
| JP5818579B2 (ja) | 中性化抑制型早強セメント組成物 | |
| CA3059011A1 (en) | Composite cement and method of manufacturing composite cement | |
| DK2507188T3 (en) | Hydraulic binder with painted blast furnace slag | |
| JPWO2002022518A1 (ja) | セメント組成物 | |
| JP5750011B2 (ja) | 高炉セメント組成物 | |
| JP7621855B2 (ja) | 混合セメント組成物 | |
| KR100842685B1 (ko) | 시멘트 혼화재 | |
| JP7619855B2 (ja) | 混合セメント組成物 | |
| JPH0774366B2 (ja) | 高炉スラグ組成物 | |
| PL243928B1 (pl) | Cement zawierający żużel, beton, sposób wytwarzania cementu zawierającego żużel, sposób wytwarzania betonu i zastosowanie żużla pochodzącego z produkcji żelazostopów | |
| AU2023240716A1 (en) | Hydraulic composition and production method thereof | |
| JPH11302047A (ja) | 膨張材組成物及び膨張セメント組成物 | |
| JP4145378B2 (ja) | 湿式吹付工法 | |
| KR100538774B1 (ko) | 저품위 석회석을 이용한 저온 소성형 고기능성 시멘트의제조방법 | |
| JP7714363B2 (ja) | 混合セメント組成物およびその製造方法 | |
| JP7576994B2 (ja) | セメントクリンカ粉砕物含有粉末 | |
| JP7812182B2 (ja) | 水硬性組成物 | |
| JP2014162696A (ja) | セメント系固化材 | |
| JP4093622B2 (ja) | 急結性吹付コンクリート、及びそれを用いた吹付工法 |