РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ |
(19)
RU
(11)
(13)
C1
|
|||||
|
||||||
| Статус: | не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021) |
| Пошлина: | учтена за 3 год с 28.04.2012 по 27.04.2013. Возможность восстановления: нет. |
|
(21)(22) Заявка: 2010116594/03, 27.04.2010 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 27.04.2010 (45) Опубликовано: 27.09.2011 Бюл. № 27 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2186989 C1, 10.08.2002. RU 2118624 C1, 10.09.1998. RU 2327874 C1, 27.06.2008. RU 2282724 C1, 27.08.2006. SU 1435763 A1, 07.11.1988. ЕР 0351105 A1, 17.01.1990. ВАХРУШЕВ Л.К. и др. Применение отвальных доменных шлаков для приготовления вяжущей закладочной смеси, Горный журнал, 1979, №1, с.39. Адрес для переписки: |
(72) Автор(ы):
(73) Патентообладатель(и):
|
(54) СОСТАВ ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ
(57) Реферат:
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Технический результат - исключение дорогостоящего цемента и применение шлака более низкого сорта, повышение прочности, расширение и увеличение объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона. Состав закладочной смеси включает молотый кислый гранулированный доменный шлак, содержащий частицы, %: менее 1 мкм - 4,3; менее 3 мкм - 12,6; менее 5 мкм - 17,2, в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащие частицы, %: менее 1 мкм - 3,4; менее 3 мкм - 12,6; менее 5 мкм - 17,2, воду и дополнительно - композицию известково-гипсовую - побочный продукт ванадиевого производства, и суперпластификатор СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный шлак 16,1, указанная композиция 4,8, указанные отходы 57,7, суперпластификатор СП-1 0,0805, вода остальное. 4 табл.
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.
Известна закладочная смесь, включающая цемент, молотый гранулированный доменный шлак, заполнитель и воду в следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент - 2; молотый гранулированный доменный шлак - 18,4; заполнитель - 61,38; вода - остальное [1].
Недостатками данной смеси являются низкая пластичность за счет недостаточного содержания мелкой фракции, а также низкая прочность 3,0 МПа в 90 суток возводимого массива за счет использования заполнителя с пределом прочности ниже нормативной прочности закладки.
Наиболее близким предлагаемому изобретению является состав закладочной смеси, включающий цемент, молотый доменный гранулированный шлак, инертный заполнитель и воду. В качестве инертного заполнителя данный состав содержит аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком, предварительно обработанные водным раствором сульфата железа (III) Fe(OH)SO4, при следующем соотношении компонентов, мас.%: цемент 4,0-6,8; молотый доменный гранулированный шлак 9,7-16,5; аморфные осадки нейтрализации серной кислоты известняком 31,7-40,8; гидроксосульфат железа (III) 1,2-2,0; вода остальное [2].
Недостатками данного состава являются использование в качестве вяжущего дефицитного материала - цемента и шлака с более высоким коэффициентом качества 1,51, табл.1, невысокая прочность для большого расхода вяжущих (до 23%) и ограничение утилизации отходов ванадиевого производства.
Задачей предлагаемого изобретения является исключение дорогостоящего цемента и применение шлака более низкого сорта, повышение прочности, расширение и увеличение объемов утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона.
Для решения поставленной задачи предложен состав закладочной смеси, включающий молотый гранулированный доменный шлак, инертный заполнитель и воду. Причем в качестве вяжущего используют указанный кислый шлак, содержащий частицы: менее 1 мкм - 4,3%; менее 3 мкм - 12,6%; менее 5 мкм - 17,2%, а в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащие частицы: менее 1 мкм - 3,4%; менее 3 мкм - 12,6%; менее 5 мкм - 17,2%. Дополнительно состав содержит композицию известково-гипсовую - побочный продукт ванадиевого производства, и суперпластификатор СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанный шлак | 16,1 |
| Указанная композиция | 4,8 |
| Указанные отходы | 57,7 |
| Суперпластификатор СП-1 | 0,0805 |
| Вода | Остальное |
Технический результат - повышение прочности закладочной смеси, утилизация отходов горнометаллургического производства, ванадиевого производства и отходов обогащения железистых кварцитов, снижение расхода воды, снижение загрязнения окружающей среды.
Известково-гипсовая композиция - это побочный продукт ванадиевого производства, ТУ 5744-002-1246473-2004, содержащий V2O5 - 3%, MnO - 22,5% (химический состав приведен в таблице 1).
Согласно официальным сайтам: http://www.ktprom.ru/plast.htm, www.yarhim.ru/news/2006/10/news15/?print=page, http://www.polyplast-un.ru/rus/sp-1/, суперпластификатор СП-1 представляет собой органическое синтетическое вещество на основе продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида со специфическим соотношением фракций с различной средней молекулярной массой - полинафталинметиленсульфонат или метиленбис (нафталинсульфонат) натрия. По классификации ГОСТ 24211 относится к пластифицирующе-водоредуцирующему виду - суперпластификаторам. Химический состав: метиленбис (нафталинсульфонат) натрия или полинафталинметиленсульфонат. Суперпластификатор СП-1 выпускается по ТУ 5870-005-58042865-05 и предназначен (используется):
- для резкого повышения удобоукладываемости и формуемости бетонных смесей без снижения прочности и показателей долговечности бетона (при неизменном водоцементном отношении);
- для существенного повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при сокращении расхода воды и неизменной удобоукладываемости);
- для повышения удобоукладываемости бетонных смесей и повышения физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетонов (при одновременном снижении водоцементного отношения и повышении удобоукладываемости);
- для сокращения расхода цемента без снижения удобоукладываемости бетонной смеси, физико-механических показателей и строительно-технических свойств бетона (при снижении водосодержания бетонной смеси).
Пример
Гранулированный доменный кислый шлак (шлак), измельченный до содержания частиц: менее 1 мкм - 4,3%; менее 3 мкм - 12,6%; менее 5 мкм - 17,2% (гранулометрический состав приведен в таблице 2), смешали с отходами обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащими частицы: менее 1 мкм - 3,4%; менее 3 мкм - 12,6%; менее 5 мкм - 17,2% (гранулометрический состав приведен в таблице 2), и известково-гипсовой композицией, содержащей 100% фракции менее 43 мкм, и затворили водой, в которую предварительно добавили суперпластификатор СП-1, окончательную смесь перемешали до однородной консистенции. Из полученной смеси приготовили образцы размером 70×70×70 мм. Образцы выдержали в климатической камере в течение 2-3 суток до достижения распалубочной прочности образцов. В камере поддерживалась температура 20±20°С и относительная влажность 90-95%, т.е. условия, близкие к условиям твердения массива в шахте. После расформовки образцы вновь помещались в климатическую камеру для дальнейшего твердения в течение 90 суток, после чего определили механическую прочность с использованием гидравлического пресса. Получены следующие результаты: механическая прочность - 7,15 МПа в возрасте 90 суток при содержании вяжущего 16,1% (шлака).
По прототипу, при содержании вяжущего 23,12% (цемента 6,73% и шлака 16,39%), механическая прочность - 4,35 МПа в возрасте 90 суток.
Гидравлические свойства доменного шлака оценивают по ГОСТ 3476-74 коэффициента качества K, который определяют по формулам:
при содержании окиси магния до 10%
при содержании окиси магния более 10%:
Для 1 сорта K=1,65; 2 сорта K=1,45; 3 сорта - 1,2.
В табл.3 приведен химический состав доменного гранулированного шлака, а в табл.4 - исходный валовой состав смесей и результаты испытаний механической прочности образцов, приготовленных из этих смесей.
| Таблица 1 | ||||||||
| Химический состав известково-гипсовой композиции в пересчете на безводное состояние, мас.% | ||||||||
| CaO | MnO | CaSO4 | MgO | V2O5 | Al2O3 | Fe | TiO2 | SiO2 |
| 23,5 | 22,5 | 42,9 | 2,5 | 3,0 | 0,3 | 1,5 | 0,8 | 3,0 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Гранулометрический состав компонентов | ||||||||
| компоненты | Распределение частиц по фракциям, мас.% | |||||||
| 0-1 мкм | 1-3 мкм | 3-5 мкм | 5-10 мкм | 10-43 мкм | 43-71 | 71-100 | Σ | |
| молотый | ||||||||
| доменный шлак | 4,30 | 8,30 | 4,60 | 12,25 | 40,89 | 22,71 | 6,95 | 100 |
| Отходы обогащения мокрой магнитной | ||||||||
| сепарации железистых кварцитов | 3,40 | 9,20 | 4,60 | 12,42 | 45,90 | 21,99 | 2,49 | 100 |
| Таблица 3 | |||||||
| Химический состав доменного шлака | |||||||
| Коэффициент качества K | CaO, % | SiO2, % | Al2O3, % | MgO, % | MnO, % | Прочие, % | |
| Прототип | 1,51 | 28,9 | 36,5 | 17,6 | 10,9 | 0,7 | 5,40 |
| Заявляемый | 1,23 | 40,4 | 42,7 | 5,4 | 6,7 | 0,026 | 4,78 |
Из табл.2 следует, что поставленная задача увеличения механической прочности закладочных смесей, сокращение вяжущих достигается при добавлении пластификатора СП-1 и композиции известково-гипсовой (побочный продукт ванадиевого производства).
Использование предложенного технического решения полностью исключает потребление для закладочных работ дорогостоящего цемента, а также позволяет обеспечить высокую прочность при замене шлака на более низкосортный и расширить и увеличить объемы утилизируемых техногенных отходов для существенного улучшения экологической среды региона.
Источники информации
1. Л.К.Вахрушев, Е.М.Денисов, К.Ю.Репп. Применение отвальных доменных шлаков для приготовления вяжущей закладочной смеси. Горный журнал, 1979, №1, с.39.
2. Патент РФ №2186989, опубликован 10.08.2002 г.
Формула изобретения
Состав закладочной смеси, включающий молотый гранулированный доменный шлак, инертный заполнитель и воду, отличающийся тем, что содержит указанный кислый шлак, содержащий частицы, %: менее 1 мкм - 4,3; менее 3 мкм - 12,6; менее 5 мкм - 17,2, в качестве инертного заполнителя - отходы обогащения мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов, содержащие частицы, %: менее 1 мкм - 3,4; менее 3 мкм - 12,6; менее 5 мкм - 17,2, и дополнительно - композицию известково-гипсовую - побочный продукт ванадиевого производства и суперпластификатор СП-1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Указанный шлак | 16,1 |
| Указанная композиция | 4,8 |
| Указанные отходы | 57,7 |
| Суперпластификатор СП-1 | 0,0805 |
| Вода | Остальное |
ИЗВЕЩЕНИЯ
PD4A Изменение наименования, фамилии, имени, отчества патентообладателя
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (RU)
Дата публикации: 10.04.2012
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 28.04.2013
Дата публикации: 20.02.2014