Гидрокарбоалюминат кальция получают на глиноземных заводах по способу Горного университета [4] путем взаимодействия алюминатно-содового раствора с Ca(OH)₂ и применяют в глиноземном производстве для сверхглубокого обескремнивания алюминатных растворов.

Получаемый гидрокарбоалюминат взаимодействуют с гипсом, этот процесс схематично выражается реакцией:

В первые 5-6 часов процесса твердения наблюдается  небольшое увеличение объема твердой фазы, не превышающее 10%. В производственных условиях в качестве сульфатного компонента используется фосфогипс, а источником ГКАК может являться нефелиновый шлам, содержащий около 2% гидрокарбоалюмината. Способ получения гидрокарбоалюминатного минерализатора был разработан компанией «Иналюм», причем его высокая активность достигалась за счет осуществления дозировки фосфогипса непосредственно в известняково-шламовую шихту. Технология была проверена в реальных производственных условиях на глиноземном заводе в Пикалево. При использовании нового минерализатора  существенно повысиилсь прочностные показатели выпускаемого портландцемента (наблюдалась увеличение прочности на сжатие на 3-4 МПа), в 4 раза увеличился срок службы футеровки печей в зоне образования клинкера, экономия топлива составила более 1%, технологический режим работы цементных печей стал более стабильным.

В ходе опытно-промышленных испытаний качестве исходных материалов использовали клинкер цементного завода, гипс Новомосковского завода и синтезированный на Пикалевском  глиноземном заводе ГКАК.

Быстротвердеющий цемент, полученный в лабораторных условиях, имел прочность после первых суток – 24 МПа, через 3-е суток – 38 МПа, после 7 суток твердения – 48,5 МПа. В промышленных условиях была получена опытная партия цемента в количестве500 кг, прочность его оказалась по сравнению с лабораторными образцами ниже примерно на 15%, тем не менее его характеристики соответствовали параметрам цемента марки «Rapid-SFS».

Снижение прочностных показателей при переходе в заводские условия по всей видимости была связана особенностями помола клинкера, который на цементном заводе более грубый, т.к. организован в открытом цикле и не обеспечивает  необходимую развитую удельную поверхность (3500 см²/г вместо 5000 см²/г в лаборатории).

В работах [1, 3, 7] показано, что реакция взаимодействия гидроалюминатов – гидрогранатов кальция с гидроксидом алюминия при температурах спекания приводит к образованию низкоосновных алюминатов кальция –

т.е. фаз, являющихся основными в составе высокоглиноземистых цементов (ВГЦ) [7].

В результате исследования реакций взаимодействия гидроалюминатов кальция с Al(OH)_3,  продуктом которых являются алюминаты кальция СА и СА_2, являющиеся основой высокоглиноземистых цементов,  был разработан способ  [1, 7] производства  высокоглиноземистого цемента спеканием Al(OH)₃ гидрогранатовым шламом – побочным продуктом глубокого обескремнивания алюминатного раствора.

Хотя  этот способ эффективнее традиционной технологии получения плавлением глинозема с известняком (температура процесса более 1500 градусов),  но тем не менее использование гидрогранатовых шламов не позволяет  достичь  наивысшей огнеупорности цемента из-за заметного содержания в шламе примесей оксидов железа и кремния. Более чистым исходным компонентом для производства ВГЦ является  гидрокарбоалюминат кальция. Карбоалюминатный шлам характеризуется  значительно большей реакционной активностью   и имеет пониженное содержание нежелатеьных примесей (не более 3%). В результате клинкер получается при температуре спекания  1250-1275^оС.

Полученный высокоглиноземистый клинкер дает при помоле гидравлически высокоактивные цементы, размалываемость его значительно лучше, чем у клинекра на основе гидрогранатового шлама. Полученные по описанной технологии опытные образцы ВГЦ  не уступали лучшим мировым образцам. Огнеупорность полученного ВГЦ составляла более 1670^оС, активность через 7 суток – 50-56 МПа, содержание примесных оксидов  не превышала 0,9%..

1. Сизяков В.М., Корнеев В.И., Андреев В.В. Повышение качества глинозема и попутной продукции при комплексной переработке нефелинов. М., Металлургия, 1986. С.111.
2. Сизяков В.М. О механизме образования гидрокарбоалюмината кальция и его переходе в трехкальциевый гидроалюминат. ЖПХ, т.71, вып.6, 1998. С.1390-1392.
3. Сизяков В.М., Корнеев В.И. Научные основы и технология получения новых материалов с добавками гидрокарбоалюминатов кальция. Труды Международной конференции. МГУ. 2000, с.515-521.
4. Сиязков В.М., Бадальянц Х.А., Костин И.М., Исаков Е.А. Способ получения ненасыщенного твердого раствора ангидрида серной кислоты и/или угольной кислоты в четырехкальциевом гидроалюминате. Патент 1556525 РФ. Кл.С01, F 7/16. 1993.
5. Андреев В.В., Корнеев В.И., Сизяков В.М. Взаимодействие гидрогранатовых шламов глиноземного производства с гидроксидом алюминия. Цемент, 1979, № 11, с.14-15.
6. Андреев В.В., Корнеев В.И., Сизяков В.М. Исследование процесса дегидратации гидрогранатовых шламов глиноземного производства. Цемент, 1979, №12, с.13-14.
7. Кузнецова Т.В., Сычев М.М., Осокин А.П., Корнеев В.И. Специальные цементы. СПб, Стройиздат СПб, 1997, с.314.

Все статьи автора «Сизякова Екатерина Викторовна»