СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО АНГИДРИТА

Название	СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО АНГИДРИТА
Разработчик (Авторы)	Федорчук Юрий Митрофанович, Зыков Владимир Михайлович, Зыкова Наталия Сергеевна, Цыганкова Татьяна Сергеевна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2297989
Дата регистрации	27.04.2007
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет
Область применения (класс МПК)	C04B 11/05 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к цементам на основе сульфата кальция, а именно к способам получения ангидрита из гипсосодержащих минеральных материалов, и может найти применение при производстве строительных материалов и изделий.

Известен способ получения фтористого водорода, основанный на реакции плавикового шпата с концентрированной серной кислотой (Большая советская энциклопедия, т.28, с.114-115,- М.: Советская энциклопедия, 1978 г):

CaF2+H2SO4=2HF+CaSO4.

В результате этого способа, кроме основного продукта - фтористого водорода, получают второй продукт - техногенный ангидрит или фторангидрит, являющийся производственным отходом. Ввиду того, что фторангидрит в качестве примесей содержит некоторое количество серной кислоты и фтористых соединений, а также состоит в основном из неактивной, водонерастворимой формы сульфата кальция, он не находит широкого применения в народном хозяйстве и, как правило, уходит в отвал. Это отрицательно сказывается на экологии окружающей среды.

Известен способ получения ангидрита из гипсосодержащих материалов (природного гипса, фосфогипса, борогипса и др.) посредством их дегидратации. С указанной целью гипсосодержащее минеральное сырье подвергают обжигу при температуре 400-850°С (Х.Брюкнер и др. Гипс. Изготовление и применение гипсовых строительных материалов. Пер. с нем. Под ред. В.Б.Ратинова, М.: Стройиздат, 1981 г., с.16; В.В.Иваницкий и др. Фосфогипс и его использование, М.: Химия, 1990 г., с.77).

Недостаток способа - высокие энергозатраты на обжиг сырья.

Известен способ получения ангидритового цемента (А.С. СССР №443009, МПК С04В 11/02, Б.И. №34-74 г. Прототип). Данный способ осуществляется в две стадии и заключается в следующем. На первой стадии из двуводного гипса получают ангидрит, для чего гипс размалывают, затворяют раствором серной кислоты и выдерживают при температуре 50-60°С. На второй стадии из полученного ангидрита приготавливают ангидритовое вяжущее посредством нейтрализации серной кислоты щелочью, например NaOH, которая одновременно является ускорителем схватывания. Продукты нейтрализации серной кислоты CaSO4·2H2O и Na2SO4 служат кристаллизаторами твердения ангидрита.

Недостаток способа - расход тепловой энергии на подогрев смеси гипса и раствора серной кислоты.

Поставлена задача - исключить затраты тепловой энергии при получении ангидрита.

Эта задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом измельченное гипсосодержащее сырье обрабатывают серной кислотой с последующей ее нейтрализацией кальцийсодержащим материалом. Согласно изобретению используют серную кислоту 98%-ную при соотношении указанное сырье : указанная кислота (5-20):1 вес. ч., нейтрализацию осуществляют до получения рН смеси не менее 7. При этом в качестве кальцийсодержащего материала используют СаО или Са(ОН)2, или СаСО3, или CaSiO3.

Описание способа

Исходное гипсосодержащее сырье - природный гипсовый камень, фосфогипс, борогипс и др. измельчают. Измельченное сырье смешивают с концентрированной 98%-ной серной кислотой в соотношении гипсосодержащее сырье : серная кислота (5-20):1 вес. ч. Смесь перемешивают. После этого производят нейтрализацию серной кислоты до рН смеси не менее 7, для чего в указанную смесь вводят измельченный кальцийсодержащий материал, например СаО, Са(ОН)2, СаСО3, CaSiO3 и др. Смесь снова перемешивают. В результате получают активный техногенный ангидрит, пригодный для приготовления ангидритового вяжущего.

Пример осуществления способа

В измельченный до размеров частиц не более 1,2 мм фосфогипс с влажностью 20% вносили 98%-ную серную кислоту в количестве 10% массы фосфогипса и перемешивали в течение 20 мин. В эту смесь добавляли молотый известняк с размерами частиц не более 1,2 мм в количестве 110% относительно массы серной кислоты, т.е. достаточном для нейтрализации кислоты и доведения рН смеси не менее 7. После этого смесь снова перемешивали в течение 40 мин.

Из полученного ангидрита приготавливалось вяжущее. С этой целью в ангидрит вводился ускоритель схватывания К2SO4 в количестве 1,5% относительно массы ангидрита. Указанная смесь затворялась водой из расчета получения цементного теста нормальной густоты по ГОСТ 310.3-76.

Из ангидритового вяжущего изготавливались кубики размером 40×40×40 мм, которые просушивались при температуре 20-25°С и влажности воздуха 65-80% в течение 28 суток. Испытания прочности на сжатие кубиков в соответствии с ГОСТ 310.4-81 показали, что среднее значение предела прочности на сжатие кубиков составило 25 кг/см2.

Таким образом, полученный активный техногенный ангидрит может быть использован для приготовления различных строительных растворов, а также формовочных смесей при изготовлении строительных изделий.

Технический результат - исключение затрат тепловой энергии при приготовлении ангидрита.

Формула изобретения

1. Способ получения активного ангидрита, заключающийся в том, что измельченное гипсосодержащее сырье обрабатывают серной кислотой с последующей ее нейтрализацией кальцийсодержащим материалом, отличающийся тем, что используют серную кислоту 98%-ную при соотношении указанное сырье: указанная кислота (5-20):1 вес.ч., а нейтрализацию осуществляют до получения рН смеси не менее 7.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего материала используют СаО, или Са(ОН)2, или СаСО3, или CaSiO3.

Изобретение "СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО АНГИДРИТА" (Федорчук Юрий Митрофанович, Зыков Владимир Михайлович, Зыкова Наталия Сергеевна, Цыганкова Татьяна Сергеевна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога