1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 28501
(51) C04B 7/02 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2012/2004.1
(22) 30.03.2012
(45) 15.05.2014, бюл. №5
(72) ПУЛАТОВ Зарбай Пулатович (UZ);
АБДУРАЗЗАКОВ Мансур Убайдуллаевич (UZ);
БУТАЕВ Эркин Маннанович (UZ)
(73) ФУЛЛ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИ Л.П. (GB)
(74) Тагбергенова Модангуль Маруповна;
Тагбергенова Алма Таишевна; Касабекова Найля
Ертисовна
(56) UZ 4115 C, 31.03.2010;
UZ 3582 C, 29.02.2008;
SU 682468, 30.08.1979;
SU 713841, 05.02.1980;
SU 897728, 15.01.1982;
SU 903329, 07.02.1982;
Предварительный патент KZ 5919 A, 16.03.1998
(54) ДВУХКОМПОНЕНТНАЯ СЫРЬЕВАЯ
СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
(57) Использование. Изобретение относится к
составам сырьевых смесей для получения
портландцементного клинкера и может быть
использовано в цементной промышленности.
Сущность изобретения. Предлагается
двухкомпонентный состав сырьевой смеси
портландцементного клинкера, содержащий
карбонатный компонент и кремнеземистый
(алюмосиликатный) компонент. В следующем
соотношении компонентов, масс.%:
алюмосиликатный - 15-32
карбонатный - 68-85.
В качестве алюмосиликатного компонента
сырьевая смесь содержит такие породы, как диабаз-
порфирит, диабаз-пироксенит, тефрито-базальты,
витрофиры и габбро, а в качестве карбонатного -
известняк.
Задача. Разработка двухкомпонентной сырьевой
смеси, обладающей высокой реакционной
способностью; уменьшающей технологические
трудности, связанные с дозировкой компонентов;
снижающей водопотребность сырьевого шлама (при
мокром способе производства) и ликвидирующей
частые закупорки течек циклонных
теплообменников (при сухом способе
производства); приводящей к экономии топливно-
энергетических ресурсов и повышению
производительности вращающихся печей.
(19)KZ(13)B(11)28501

2. 28501
2
Изобретение относится к составам сырьевых
смесей для получения портландцементного клинкера
и может быть использовано в цементной
промышленности.
Известны составы сырьевых смесей для
получения портландцементного клинкера,
включающие следующие компоненты, масс.%:
(1) глинистый компонент - 13,5-20,0 пиритные
огарки - 1,0-5,0 минерализатор - 0,5-3,0
известняковый компонент - остальное (SU 950692
«Сырьевая смесь для получения портландцементного
клинкера», 15.08.1982 г.);
(2) известняк - 62,0-70,0 фосфорный шлак - 15,0-
19,0 тефрито-базальтовая порода - 15,0-19,0 (SU
905215 «Сырьевая смесь для получения
портландцементного клинкера», 15.02.1982 г.).
Наиболее близкой по сущности к предлагаемой
сырьевой смеси портландцементного клинкера
является легкоплавкая сырьевая смесь из UZ 04115
(«Легкоплавкая сырьевая смесь для получения
портландцементного клинкера», 14.02.2008 г.),
содержащая, масс.%:
кремнеземистый компонент - 1,0-12,0
изверженные вулканические горные породы -
12,0-23,0
известняк - остальное.
Недостатком этих сырьевых смесей является
многокомпонентность, невысокая скорость
протекания процессов клинкерообразования,
технологические трудности дозировки компонентов
при приготовлении сырьевой смеси, а также высокая
водопотребность сырьевого шлама при мокром
способе производства и частое закупоривание течек
циклонных теплообменников при сухом способе
производства портландцементного клинкера.
Задачей изобретения является разработка
двухкомпонентного легкоплавкого состава сырьевой
смеси, с высокой реакционной способностью, для
получения портландцементного клинкера,
уменьшения технологических трудностей, связанных
с дозировкой компонентов, снижения
водопотребности сырьевого шлама (при мокром
способе производства) и ликвидации частых
закупорок течек циклонных теплообменников (при
сухом способе производства).
Для этого предусматривается разработка
двухкомпонентного состава сырьевой смеси из
легкодоступных, дешевых и широко
распространенных компонентов, с полным
исключением из предлагаемого состава дефицитных,
дорогостоящих, завозимых и менее
реакционноспособных таких компонентов, как
железосодержащие минерализаторы (пиритные
огарки, окалина, шлаки местного производства,
высоко железосодержащие породы и др.) и
кремнеземистые компоненты (лесс, каолин,
глинистые сланцы, кварцполевошпатовые пески и
др.).
Поставленная задача решается тем, что
двухкомпонентная сырьевая смесь, для получения
портландцементного клинкера, состоящая из
карбонатного и алюмосиликатного компонентов,
содержит указанные компоненты при следующем
соотношении, масс. %:
карбонатный компонент - 68,0-85,0
кремнеземистый компонент - 15,0-32,0
При этом сырьевая смесь в качестве карбонатного
компонента содержит известняк, или мрамор, или
ракушечник, а в качестве кремнеземистого
компонента - изверженные вулканические горные
породы, такие как диабаз-порфирит, диабаз-
пироксенит, тефрито- базальт, габбро или
витрофиры.
Совокупность признаков, характеризующая
качественный и количественный состав заявленного
объекта резко отличается от известных составов и
поэтому изобретение названо «Двухкомпонентная
сырьевая смесь для получения портландцементного
клинкера».
Исключение из состава сырьевой смеси
портландцементного клинкера глинистых
компонентов, в результате полной замены этих
компонентов изверженными горными породами,
приведет к сохранению земель сельскохозяйственных
угодий, облегчению технологического процесса
приготовления сырьевой смеси, снижению,
водотвердого (в/т) отношения шлама, нормализации
работы печных агрегатов, образованию устойчивой
обмазки в печном агрегате, ликвидации закупорки
течек теплообменников, экономии топлива и
увеличению производительности печных агрегатов и
т.д.
Используемые компоненты в составе заявленного
объекта широко распространены в Республиках
Средней Азии, где имеется ряд легкодоступных
месторождений изверженных вулканических горных
пород с огромными запасами. Применение местного,
легкодоступного и дешевого компонента-
изверженной вулканической горной породы в
достаточно большом количестве, а также
рациональное использование вскрышного известняка
в составе сырьевой смеси, загрязненного различными
примесями (глинистой породой, песком, кварцем и
др.), обеспечивает ряд положительных
технологических и экономических эффектов.
Как известно, изверженные вулканические горные
породы представляют собой высококремнеземистые
материалы, имеющие мелкокристаллическое
строение и содержащие значительное количество
стекловидной фазы, что облегчает их плавление при
обжиге (начало плавления - 1020°С, конец - 1230°С).
Химический состав, рекомендуемых к
использованию для сырьевой смеси, изверженных
вулканических горных пород находится в следующих
пределах (%): п.п.п. = 2,5 - 8,5;
SiO2 = 42,0 - 65,0;
СаО = 4,5 - 18,0;
Na2O = 1,5-4,0;
Аl2O3 = 8,5 - 17,0;
MgO = 3,0 - 8,6;
K2O = 0,8-3,8.
Fe2O3 = 4,5 - 15,9;
SO3 = 0,l-0,6;
В предлагаемом составе сырьевой смеси
содержание изверженной горной породы находится в

3. 28501
3
пределах 15-32%, а глинистый (алюмосиликатный)
компонент полностью отсутствует. Это приводит к
образованию повышенного количества жидкой фазы
при относительно низкой температуре. При этом
следует отметить, что жидкая фаза (расплав)
содержит существенно высокое количество активных
силикатных и алюминатных ионов, обеспечивающих
образование силикатов и алюминатов кальция по
энергетически выгодным схемам при
непосредственном взаимодействии компонентов
жидкой фазы. В присутствии глинистого компонента
в сырьевой смеси образование жидкой фазы
(расплава) происходит за счет образовавшихся
минералов плавней алюминатов и алюмоферритов
(С3А, C4AF, C2F и др.) по твердофазовой реакции.
Такой химизм появления жидкой фазы в обжигаемом
материале является высокотемпературным и
несколько затруднительным. При полном
исключении глинистых компонентов, в условиях
двухкомпонентной сырьевой смеси, реакция
образования силикатных, алюминатных и
алюмоферритных минералов происходит с высокой
скоростью при сравнительно низкой температуре за
счет силикатного расплава, образовавшегося в
результате плавления содержащейся в сырьевой
смеси изверженной горной породы, в котором
присутствуют SiO2, Аl2O3, Fe2O3. Образовавшийся
клинкер обладает хорошей грануляцией, высоким
объемным весом и активностью.
Особо следует подчеркнуть практическую
значимость данного предлагаемого состава,
связанную с тем, что при производстве клинкера на
предлагаемой двухкомпонентной сырьевой смеси
имеется реальная возможность использования
карбонатного компонента с высокой примесью, что
не допускается при производстве клинкера на
традиционном составе сырьевой смеси.
Метод приготовления сырьевой смеси: сырьевые
компоненты проходят первичное и вторичное
дробление на щековых, конусных или молотковых
дробилках до крупности не более 25 mm. Далее, они
дозируются для измельчения, в соответствии с
заявленным массовым соотношением, в сырьевых
мельницах до остатка на сите №008 (3,0-12,0) %.
Приготовленная сырьевая смесь подвергается
обжигу при максимальной температуре (1350-
1450)°С, полученный клинкер охлаждается и
размалывается на мельнице до остатка на сите № 008
не более 12,0%.
Приготовление сырьевой смеси предлагаемого
состава не связано с осложнениями технологического
процесса, не требует специального оборудования,
производство цемента осуществляется по обычной
заводской технологической схеме.
Пример: Приготовление сырьевой смеси из
раздельно дробленых компонентов осуществляли в
соответствии с вещественным составом,
приведенным в табл. 1. Совместный помол
взвешенных компонентов проводили на
лабораторной мельнице МБЛ до остатка на сите №
008 10%. Приготовленные сырьевые смеси обжигали
в лабораторной силитовой печи при температурах
(1250, 1300, 1350, 1400, 1450)°С при максимальной
выдержке - 10 мин.
Определение содержания свободного СаО
проводили спиртово-глицератным методом, а
показателей прочности по ГОСТ 1-310. 4-81.
Результаты химического анализа и прочностные
показатели приведены в таблице 2.
По результатам определения содержания СаО
своб. в обожженных сырьевых смесях установлено,
что процесс клинкерообразования заканчивается уже
при 1400°С. Увеличение времени выдержки до 20-
25мин. при максимальной температуре (1350)°С
приводит к завершению процесса
клинкеробразования.
Результаты испытаний на сжатие по ГОСТ 1-
310.4-81 показали реальную возможность получения
доброкачественного клинкера и цемента Марки 400-
600 на его основе по предлагаемому составу
двухкомпонентной сырьевой смеси.
Результаты испытаний двухкомпонентной
сырьевой смеси заявленного состава, клинкера и
цемента на его основе, позволяют однозначно с
уверенностью констатировать следующее:
- открывается широкая возможность производства
портландцементного клинкера с использованием
двухкомпонентного состава сырьевой смеси, что
приводит к полному исключению третьего и более
компонентов;
- облегчается технологический процесс
приготовления сырьевой смеси;
- расширяется сырьевая база цементного
производства;
- повышается производительность печных
агрегатов (до 20%) и снижается расход топлива (до
12%);
- осуществляется полная замена
алюмосиликатного и железосодержащего
компонентов на изверженные вулканические горные
породы;
- образуется обильное количество жидкой фазы,
обладающей низкой вязкостью и высокой текучестью
при пониженной температуре плавления, что
благоприятно влияет на протекание химического
взаимодействия с образованием высокоосновных
минералов портландцементного клинкера.
Таблица 1
Вещественный состав сырьевых смесей
Состав сырьевых смесей, %
Кремнеземистый компонент (изверженные вулканические горные породы)
№
смесей Карбонатный
компонент
(известняк)
Диабаз-
порфирит
Диабаз-
пироксенит
Витрофиры Габбро Тефрито-
базальт
1 68 32 - - - -
2 77 23 - - - -

4. 28501
4
Состав сырьевых смесей, %
Кремнеземистый компонент (изверженные вулканические горные породы)
№
смесей Карбонатный
компонент
(известняк)
Диабаз-
порфирит
Диабаз-
пироксенит
Витрофиры Габбро Тефрито-
базальт
3 82 18 - - - -
4 85 15 - - - -
5 70 - 30 - - -
6 82 - 18 - - -
7 70 - - 30 - -
8 76 - - 24 - -
9 85 - - 15 - -
10 68 - - - 32 -
11 75 - - - 25 -
12 80 - - - 20 -
13 70 - - - - 30
14 77 - - - - 23
15 82 - - - - 18
Наиболее близкий аналог
- -16 Известняк 76 Гл. сланцы 12 Диабазпирок
сенит 12
Таблица 2
Содержание свободной (несвязанной) извести СаО в обожженных смесях при различной температуре и
прочностные показатели цемента при сжатии
Содержание СаО своб.,% при °ССмесей
1250 1300 1350 1400 1450
Прочностные
показатели к 28 суткам
твердения (МРа)
15,5 8,2 0,9 0,3 сл. 66,8
16,7 10,3 1,2 0,6 сл. 65,3
16,9 10,6 1,8 0,7 сл. 65,7
18,2 12,3 2,3 0,9 0,1 64,8
15,6 8,4 0,8 0,3 сл. 64,3
16,5 10,2 1,6 0,5 0,1 65,1
15,2 9,1 1,1 0,7 0,1 66,7
16,8 10,7 1,4 0,7 0,1 65,8
17,8 12,2 2,0 0,9 0,1 64,7
0 14,7 7,9 0,8 0,3 сл. 66,5
1 16,4 9,9 1,0 0,6 сл. 64,2
2 17,0 10,2 1,3 0,8 0,2 63,7
3 15,1 8,2 1,2 0,4 сл. 65,6
4 16,2 9,3 1,6 0,6 0,1 66,2
5 17,4 10,2 1,8 0,7 0,1 64,5
6 Близкий аналог 18,6 11,2 2,2 1,1 0,3 65,1
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Сырьевая смесь для получения
портландцементного клинкера, содержащая
карбонатный и алюмосиликатный компоненты,
отличающаяся тем, что в качестве
алюмосиликатного компонента содержит
изверженные вулканические горные породы, при
следующем соотношении компонентов, масс. %:
карбонатный компонент 68 - 85
алюмосиликатный компонент 5 - 32.
2. Сырьевая смесь по п.1, отличающаяся тем,
что в качестве карбонатного компонента содержит
известняк или мрамор, или ракушечник, а
изверженные вулканические горные породы
представляют собой диабаз-порфирит и/или диабаз-
пироксенит, и/или витрофиры, и/или тефрито-
базальты, и/или габбро.
Верстка А. Сарсекеева
Корректор Р. Шалабаев