Документ описывает изобретение минерального вяжущего для строительства, состоящего из технического гипса, портландцемента, феррохромового шлака и рукавной пыли газоочистки. Новое вяжущее имеет улучшенную водостойкость на 10-30% и сниженные затраты на 15-20% по сравнению с существующими аналогами. Использование отходов феррохромового производства в составе позволяет снизить энергозатраты на производство и улучшить свойства смеси.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 29326
(51) C04B 11/28 (2006.01)
C04B 28/04 (2006.01)
C04B 28/14 (2006.01)
C04B 7/02 (2006.01)
C04B 7/153 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2013/0638.1
(22) 16.05.2013
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(72) Вареха Жорж Павлович; Надырбеков Анатолий
Кукузович; Лис Сергей Николаевич
(73) Товарищество с ограниченной
ответственностью "Институт проблем комплексного
освоения недр"
(56) RU 2252202 C1, 20.05.2005
SU 1782953 A1, 23.12.1992
SU 1359265 A1, 15.12.1987
CA 2825245 A1, 02.08.2012
MX 2012014583 A, 22.04.2013
RU 2053972 C1, 10.02.1996
SU 1301823 A1, 07.04.1987
(54) МИНЕРАЛЬНОЕ ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ
ВОЗВЕДЕНИЯ ИЗОЛИРУЮЩИХ ШАХТНЫХ
ПЕРЕМЫЧЕК
(57) Минеральное вяжущее для возведения
изолирующих шахтных перемычек включающее
технический гипс, портландцемент, рассыпающийся
феррохромовый шлак, рукавную пыль газоочистки
феррохромового производства при следующих
соотношениях сухих компонентов, мас %:
технический гипс 49 - 56; портландцемент 30 - 35;
рассыпающийся феррохромовый шлак 9-12;
рукавная пыль газоочистки 4-5, причём частицы
рукавной пыли играют роль готовых центров
кристаллизации, а отношение между жидким и
сухим компонентом смеси составляет, мас. 0,62 -
0,68.
(19)KZ(13)B(11)29326

2. 29326
2
Изобретение относится к горно-строительной
промышленности, в частности к технологиям
получения композиционных вяжущих для быстрого
возведения различного вида изолирующих
перегородок, перемычек.
Известно композиционное минеральное
вяжущее, в состав которого входит гипс, молотый
доменный гранулированный кислый шлак, молотая
негашёная известь [Волженский А.В.,
Ферронская А.В. Гипсовые вяжущие и изделия, -
М.: Стройиздат, 1974, с.238.]. Данное вяжущее
отличается относительно медленным твердением и
требует применения кислого гранулированного
доменного шлака, измельчение которого связано с
высокими энергозатратами, то же самое относится к
молотой негашёной извести.
Известно также вяжущее, включающее
технический гипс, рассыпающийся феррохромовый
шлак и молотую негашёную известь [Патент №
2252202, Россия. Гипсовое вяжущее /
Васнецова К.Б., Окунев А.И., Уфимцев В.М.; опубл.
20.05.2005.] (прототип). Двухводный гипс,
образующийся при твердении технического гипса,
обладает сравнительно высокой растворимостью -
2,05 г/л. Поэтому при увлажнении гипсовые изделия
«размягчаются» и теряют прочность. В связи с этим
данное вяжущее имеет низкую водостойкость,
поскольку содержит большое количество гипса (70-
85%). Кроме того, для изготовления этого вяжущего
также требуются высокие энергозатраты для
измельчения негашёной извести.
Задачей решаемой в изобретении является
повышение водостойкости вяжущего и удешевление
композиции. Повышение водостойкости вяжущего
достигается путём введения в состав композиции
гидравлического вяжущего вещества -
портландцемента, а удешевление композиции
достигается заменой негашёной извести, требующей
измельчения, рукавной пылью газоочистки,
являющейся отходом феррохромового
производства.
Технический результат, получаемый при
использовании данного изобретения, заключается в
повышении её водостойкости на 10 - 30%. Затраты
на получение вяжущего в сравнении с прототипом
снижаются на 15-20%.
Повышение водостойкости минерального
вяжущего достигается добавлением к гипсу
гидравлического вяжущего вещества -
портландцемента. Благодаря исключению из
технологической схемы операции по помолу
извести и применению более дешёвого сырья
(рукавная пыль является техногенным отходом
феррохромового производства), снижаются затраты
на производство этого вяжущего.
Указанный технический результат достигается
при следующем соотношении компонентов, масс.%:
- гипс технический - 49 - 56;
- портландцемент - 30 - 35;
- рассыпающийся феррохромовый шлак - 9- 12;
- рукавная пыль газоочистки - 4 - 5;
При этом, для сохранения требуемой прочности
минерального камня, отношение между жидким и
сухим компонентами смеси по массе должно быть в
пределах 0,62 - 0,68.
Опытная проверка заявленного состава показала,
что оптимальное содержание гипса в композиции
находится в интервале от 49 до 56%, что позволяет
сохранять подвижность смеси в пределах 5-7 мин.
При большем содержании гипса резко сокращается
время подвижности смеси, что не позволяет
осуществлять её перекачку на необходимое
расстояние в шахтных условиях. При меньшем
содержании гипса значительно увеличивается время
схватывания смеси (до 20 - 25 мин), что сказывается
на скорости возведения перемычки.
Для повышения водостойкости вяжущего, в
смеси должно содержаться не менее 30%
гидравлического вяжущего - портландцемента.
Увеличение содержания цемента в смеси более 35%
приводит к неоправданному удорожанию смеси и
замедлению её затвердевания.
Увеличение доли шлака более 9-12%
неблагоприятно сказывается на свойствах
композиции; показатель прочности существенно
снижается, поэтому дальнейшее повышение доли
шлака в смеси явно нецелесообразно.
Рукавная пыль газоочистки феррохромового
производства имеет мелкодисперсный
гранулометрический состав (83,5% составляют
частицы фракции 0 - 0,04 мм ) и поэтому её частицы
являются готовыми центрами кристаллизации.
Наличие готовых центров кристаллизации, переводя
продукты жидкофазной реакции в твердую фазу, в
соответствии с принципом Ле-Шателье ускоряет
химическую реакцию, продуктом которой является
кристаллизующаяся фаза, а также реакции,
продукты которых идут на жидкофазную реакцию.
В частности это ускоряет процесс гидролиза C3S
(алита) и других минералов цемента. В присутствии
готовых центров процесс кристаллизации идет при
меньших пресыщениях, что обуславливает более
низкую концентрацию коагулирующих катионов
Са2+
в суспензии. Уменьшение же концентрации
коагулирующих катионов Аl3+
и Са2+
вызывает
снижение водопотребности и повышение
активности вяжущих.
Добавление в смесь рукавной пыли газоочистки
в количестве 4-5% позволяет снизить
водопоглощение, при этом уменьшается размер пор.
При перемешивании частицы рукавной пыли
заполняют пустоты и тем самым повышают
водостойкость вяжущего. Использование в вяжущем
рукавной пыли газоочистки позволяет производить
данное минеральное вяжущее без предварительного
помола, что снижает затраты на его производство.
Увеличение отношения между жидким и сухим
компонентами смеси более 0,68 резко снижает
прочность минерального камня, а уменьшение этого
отношения меньше 0,62 делает композицию
малоподвижной, что не позволяет осуществлять ее
перекачку.
Таким образом, заявленное минеральное
вяжущее позволяет повысить водостойкость
вяжущего и снизить затраты на его производство.

3. 29326
3
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Минеральное вяжущее, включающее
технический гипс, портландцемент, рассыпающийся
феррохромовый шлак, отличающийся тем, что, в
качестве центров кристаллизации содержит частицы
рукавной пыли газоочистки феррохромового
производства при следующем соотношении
компонентов, масс. %: технический гипс 49 - 56;
портландцемент 30-35; рассыпающийся
феррохромовый шлак 9-12; рукавная пыль
газоочистки феррохромового производства 4 - 5, а
отношение между жидким и сухим компонентами
смеси составляет, масс. 0,62 - 0,68.
Верстка А. Сарсекеева
Корректор Р. Шалабаев