Цветные клинкерные цементы
Наряду с изготовлением цветных цементов совместным помолом белого клинкера с щелочестойкими пигментами существует другой способ — получение их на основе цветного клинкера. Окраска последнего является результатом добавки к исходной сырьевой смеси окислов металлов, окрашивающих клинкер в процессе обжига. При этом цвет клинкера обусловлен изменением окраски бесцветных цементных минералов, происходящим из-за внедрения ионов-хромофоров в их кристаллическую решетку или в состав стекловидной фазы клинкера.
В нашей стране первые опыты окрашивания цементного клинкера были проведены П. И. Боженовым в 1936 г. Под его руководством более подробные экспериментальные исследования условий получения цветных клинкерных цементов и испытания их свойств проводились автором с 1953 г. сначала в ЛИСИ, затем — с участием технологов Т. Г. Голиковой и В. И. Пенкина на опытном заводе Гипроцемента. Лабораторные эксперименты показали, что наиболее интенсивное окрашивание портландцементного клинкера вызывают окислы хрома, марганца, кобальта и никеля. Цвет клинкера при введении хрома становится желто-зеленым и изумрудно-зеленым, марганца — голубым и черным, кобальта — ярко-желтым и красновато-коричневым, никеля — светло-желтым и коричневым с фиолетовым оттенком.
В процессе опытов установлено, что добавку перечисленных окислов целесообразно производить в малых количествах, которые определяются в каждом отдельном случае видом красителя и минералогическим составом клинкера. Так, при окрашивании клинкера хромом введение в количестве более 1 % не дает заметного усиления окраски, т. е. экономически нецелесообразно. Повышение же содержания окислов марганца и кобальта вообще недопустимо, так как ведет к загрязнению окраски и снижению ее насыщенности.
Это обусловлено различием характера окрашивания главнейших минералов портландцементного клинкера. В большинстве случаев носителем декоративной окраски в нем является двухкальциевый силикат — белит. Исключение составляет клинкер, окрашенный кобальтом, в котором эффективная ярко-желтая окраска обеспечивается трехкальциевым силикатом — алитом.
Проверка результатов лабораторных экспериментов в полупромышленных условиях на Ленинградском опытном заводе Гипроце-мента при использовании природного сырья — белого щуровского известняка, просяновского каолина и кварцевого песка Ульяновского месторождения — полностью подтвердила возможность окрашивания портландцементного клинкера во вращающейся печи. Одновременно установлено, что, регулируя температуру обжига, количество подаваемого кислорода и скорость охлаждения клинкера, можно получить дополнительно к указанной выше палитре цветов еще зелено-голубой на основе хрома, желтый — с железом, фиолетово-синий- с кобальтом и красный — с медью.
Получение во вращающейся печи голубого клинкера на основе марганца требует дополнительного уточнения технологических параметров. В обычных производственных условиях с этим красителем может быть получен только клинкер черного цвета.
На опытном заводе Гипроцемента испробован прием замены в составе клинкера красящих окислов металлов дешевыми и недефицитными рудами и отходами промышленности. Так, установлено, что для получения клинкерных цементов зелено-голубой гаммы вместо окиси хрома могут с успехом применяться бой хромомагнезитового кирпича и хромитовые руды. Черный цемент получают на основе марганцевой руды — пиролюзита, желтый — путем добавки к маложелезистой сырьевой смеси колчеданных огарков. В последнем случае эффективное окрашивание может быть достигнуто и без введения красящих добавок — использованием сырьевой смеси, содержащей 1,5-3%, например, при замене в составе маложелезистой сырьевой смеси каолина кембрийской глиной.
Приведенная выше палитра цветных клинкерных цементов может быть еще расширена путем добавки при помоле клинкера небольших количеств щелочестойких пигментов. В качестве таковых используются указанные выше желтый и красный железоокисные, пиролюзит, сажа, голубой и зеленый фталоцианиновые пигменты.
Из приведенных данных видно, что введение всего 0,1% голубого фталоцианинового пигмента повышает интенсивность окраски зелено-голубого цемента на 40%, одновременно усиливая в его цвете голубые оттенки. Примерно в такой же степени усиливается желтый цвет цемента при добавке желтого железоокисного пигмента; при введении редоксайда наряду с увеличением насыщенности цвета на 40% происходит изменение желтого цвета цемента на красновато-оранжевый.
Стоимость подкрашенных пигментами цементов в большинстве случаев ненамного выше стоимости исходных клинкерных. Даже при введении самых дорогих пигментов (0,3% фталоцианинового и 2% редоксайда) удорожание на 1 т цемента составляет около 12 руб.
Подобный способ подкрашивания цементов, наряду с простотой и эффективностью, имеет и некоторые недостатки — сложность дозировки малых количеств пигмента, его пыление при растаривании и др. Более технологичным можно считать разработанный автором совместно с Т. Г. Голиковой и В. И. Пенкиным и проверенный на опытном заводе Гипроцемента способ пропитки клинкера в водных растворах некоторых органических красителей. Для этого пригодны кислотные красители, способные вступать в химическое соединение с известью клинкера, образуя в его составе нерастворимые цветные лаки. Установлено, что прочные, несмываемые лаки в клинкере образуют такие красители, как кислотный бордо Н2СМ, хромовые — ярко-красный, бордо, оранжевый, желтый, чисто-голубой, фиолетовый 2С, красный ализариновый и синий антрахиноновый.
Весь процесс прокрашивания клинкера слагается из приготовления водного раствора красителя 0,1%-ной концентрации, погружения в него раскаленного клинкера, поступающего через люки непосредственно из зоны спекания вращающейся печи, и последующей сушки материала при = 373 К.
При рассмотрении под микроскопом прокрашенных гранул клинкера обнаружилось, что на стенках микротрещин, возникших в результате резкого охлаждения, отлагаются плотные пленки цветного лака — продукта взаимодействия красителя с Са(ОН)2 частично гидратированного клинкера.
Экспериментально установлено, что оптимальная дозировка красителя, обеспечивающая достаточно насыщенную и несмываемую окраску клинкера и цемента, составляет 0,1-0,5%.
Таким образом, пропиткой клинкера достигается его интенсивное окрашивание при ничтожно малом расходе красящей добавки (0,1%), происходящее в результате его предельно равномерного распределения в массе окрашиваемого материала. Прокрашивание клинкера на последней технологической стадии позволяет также сократить количество отходов, образующихся при переходе с выпуска одного цвета клинкерного цемента на другой. Одновременно следует указать, что описанным способом достигается окрашивание клинкера и цемента в яркие красные, синие и другие цвета, недостижимые при изготовлении цветного клинкера методом добавки красящих окислов в сырьевую смесь.
Базовым принципом в деятельности предприятия TM Rolax (Ролакс) является выпуск продукции высокого качества такой как лак для дерева, который производится с применением сырья ведущих мировых производителей, современного технологического оборудования и средств лабораторного контроля.
