Спосіб отримання гіпсового в’яжучого з природної гіпсової сировини

Спосіб отримання гіпсового в'яжучого з природної гіпсової сировини, що включає подрібнення 3 насиченої пари (0,08-0,2МПа) і діапазон використаних фракції гіпсового каміння (20-120мм). Недоліками відомого способу є недостатньо високі фізико-механічні властивості в'яжучого. При обробці природного гіпсового каміння насиченою парою вже при тиску нижче 0,12МПа процес дегідратації в'яжучого затягується до технологічно неприпустимих строків. Крім того, використання фракцій природного каміння розміром до 20мм сприяє збільшенню темпу підведення теплоти, що призводить до погіршення фізико-механічних властивостей в'яжучого. В основу запропонованого способу поставлено задачу вдосконалення відомого способу отримання гіпсового в'яжучого шляхом обробки вихідної сировини насиченою парою в автоклаві в три етапи, визначення параметрів пари при цих етапах обробки в межах відомого діапазону та тривалості обробки, а також зміни діапазону розмірів подрібненої сировини. За рахунок цього поліпшується основний показник фізико-механічних властивостей гіпсового в'яжучого - міцність на стиск. Одночасно може бути отримано додатковий технічний результат: збільшення терміну тужавлення в'яжучого, що важливе в ряді технологічних операції з його застосуванням. Поставлена задача вирішується тим, що в способі отримання гіпсового в'яжучого з природної гіпсової сировини, який включає подрібнення вихідної сировини, її обробку в автоклаві насиченої водяної парою під надлишковим тиском 0,080,2МПа, наступне сушіння вологим та сухим теплоносієм при температурі 110-200°С і помел, згідно корисної моделі, подрібнення сировини здійснюють до розміру кусків 30-60мм, а обробку її в автоклаві ведуть в три етапи: спочатку - під надлишковим тиском 0,12 - 0,15МПа на протязі 0,5-1,0 години, потім знижують тиск до 0,08-0,09МПа і ведуть процес на протязі 6,0-6,5 годин, після чого підвищують тиск до 0,19-0,2МПа і продовжують обробку на протязі 0,7-1,0 години. Застосування фракції природної сировини розміром менш 30мм призводить до підвищення темпу дегідратації та погіршення якості в'яжучого. Застосування фракції природної сировини розміром більш 60мм призводить до технологічно несприйнятливого подовження тривалості процесу автоклавної обробки та сушіння. Проведення обробки вихідної сировини в автоклаві в три етапи поліпшує основний показник фізико-механічних властивостей гіпсового в'яжучого - міцність на стиск за рахунок наступного. В процесі обробки насиченою водяною парою природного гіпсового каміння , яке складається головним чином з двогідрату сульфату кальцію, відбувається перекристалізація двогідрату в напівгідрат. Якість отриманого в'яжучого залежить від швидкості процесу перекристалізації, котра, у свою чергу, визначається темпом підведення енергії до матеріалу. При низькому темпі підведення енергії одержують великі правильно оформлені кристали напівгідрата, в'яжуче потребує малої кількості води замішування, що забезпечує високу міцність виробів, виготовлених з в'яжучого. Темп підведення енергії до матеріалу визначається температурним рівнем 13353 4 процесу і отже, розміром тиску насиченої водяної пари. Застосування зниженого тиску у початковий період автоклавної обробки має свою межу, пов'язану з існуванням інкубаційного періоду, який передує процесу перекристалізації. Протягом цього періоду з'являються зародки центрів перекристалізації, а кристалічним ґратам передається енергія, яка необхідна для початку дегідратації двогідрату. При тиску пари нижче 0,12МПа інкубаційний період затягується до технологічно неприйнятних строків. Експериментальне встановлено, якщо провести обробку вихідної сировині в автоклаві насиченою водяною парою з надлишковим тиском 0,12-0,15МПа на протязі 0,5-1,0 години, а після початку дегідратації знизити тиск до 0,08-0,09МПа, то процес перекристалізації буде проходити з технологічно прийнятною швидкістю. При цьому інкубаційного періоду вже не буде, а низький темп підведення енергії забезпечить одержання в'яжучого з високою міцністю на стиск та більш технологічними термінами тужавлення. Використання на першому етапі тиску нижче 0,12МПа затягує інкубаційний період, не впливаючи на якість в'яжучого. Збільшення тиску вище 0,15МПа, хоча й скорочує тривалість інкубаційного періоду, але незначно впливає на загальну тривалість процесу. На другому етапі автоклавної обробки зменшення тиску нижче 0,08МПа значно збільшує тривалість процесу, а підвищення тиску понад 0,09МПа зменшує позитивний ефект, що досягається при запропонованому режимі термообробки. Підвищення тиску до 0,19-0,2МПа на завершальній стадії автоклавної обробки дозволяє цілком закінчити процес перекристалізації і перевести незначну кількість двогідрату, що залишилась, у напівгідрат. Експериментальне встановлено, що 0,7-1,0 години достатньо для завершення процесу при цьому тиску. Можливість отримання технічного результату, що очікується, підтверджується наступними прикладами здійснення корисної моделі. Приклад № 1 В автоклаві обробляли насиченою водяною парою природне гіпсове каміння СхідноПокровського родовища, подрібненого до фракцій 30-60мм. Обробку в автоклаві вели на наступних режимах: - при тиску 0,13МПа - 40хв., - при тиску 0,09МПа - 6,0год., - при тиску 0,19МПа - 1,0год. Після сушки і помелу отримано гіпсове в'яжуче з характеристиками: - міцність на стиск: 14-14,4МПа, - терміни тужавлення: початок - 7'15, кінець 9'30. Контрольний експеримент з тією ж самою сировиною було проведено на режимі, оптимальному для прийнятого способу -прототипу. Експеримент дав наступні результати: - міцність на стиск: 10-10,5МПа, терміни тужавлення : початок - 5'30, кінець - 8'00. Приклад № 2 В автоклаві обробляли насиченою водяною 5 13353 парою природне гіпсове каміння ЗахідноМихайлівського родовища (Донбас), подрібнене до фракцій 30-60мм. Обробку в автоклаві вели на наступних режимах: - при тиску 0,13МПа - 50хв., - при тиску 0,08МПа - 6,5год., - при тиску 0,2МПа - 45хв. Після сушки і помелу отримано в'яжуче с наступними характеристиками: - міцність на стиск: 14-14,4МПа, - терміни тужавлення: початок - 7'30, кінець 9'30. Контрольний експеримент з тією ж самою сировиною було проведено на режимі, оптимальному для прийнятого способу-прототипу. Експеримент дав наступні результати: - міцність на схоплювання - 10-11МПа, - терміни схоплювання : початок - 5'00, кінець 8'00. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 Приклад № 3 В автоклаві обробляли насиченою водяною парою природне гіпсове каміння Нирківського родовища (Донбас), подрібнене до фракцій 30-60мм. Обробку в автоклаві вели на наступних режимах: - при тиску 0,12МПа - 55хв., - при тиску 0,085МПа - 6,0год., - при тиску 0,2МПа - 45хв. Після сушки і помелу отримано в'яжуче с наступними характеристиками: - міцність на стиск: 14-14,8МПа, - терміни тужавлення: початок - 7'15, кінець 10'00. Контрольний експеримент з цією ж сировиною, здійснений на режимі, наведеному у способі - прототипі, дав наступні результати: - міцність на стиск: 10-10,5МПа, - терміни тужавлення: початок - 5'30, кінець 8'00. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601