Спосіб одержання зв’язуючого

1. Спосіб одержання зв'язуючого, що включає обробку кремневовміскої сировини водним розчином лугу, який відрізняється тим, провадять попередній підігрів водного розчину лужного металу 32053 лугу, за рахунок механо-хімічної активації кременевовміскої сировини в швидкісному змішувачі, що обертається зі швидкістю не нижче 70 об/хв. Це дозволяє скоротити тривалість процесу до 10 хв, знизити питому витрату енергоносіїв в 3-4 рази, в 1,2 рази знизити витрати лугу, який дорого коштує, отримати продукт у твердому термопластичному вигляді. Поставлена задача досягається тим, що у способі одержання зв'язуючого, що включає обробку кремневовміскої сировини водним розчином лугу, згідно до винаходу, провадять попередній підігрів водного розчину лужного металу до Т - 90, а суміш активують до утворення зв'язуючого. Крім того, оптимальні умови проведення активації становлять атмосферний тиску, при температурі 70-90°С, на протязі 2-10 хв, а співвідношення кремневовмісткої сировини до їдкого лугу витримують в межах 1:0,33 в.ч. В якості аморфної кременевоземнистої сировини можуть бути використані мінерали типу діатомітів, трепелів, опок, спонголітів, маршалитів; радіоляритів та інші. В якості гідроксида лужного металу віддається перевага використанню їдкого натру, а не їдкого калію, бо ступінь полімерізації більше у натрієвого гідросіліката, ніж у калієвого. Чим вище ступінь полімерізації, тим вище клеюча (зв'язуюча) спроможність. Хімізм процесу зводиться до наступного: при взаємодії гідроксиду лужного металу з аморфною кременевовміскою сировиною протікає процес розчину кремнезема з утворенням гідросілікатів натрію: 2NaOH+nSiO2=Na2O nSiO2+H2O, що мають полімерну будову кременевокисневого аніона і мономірну будову натрієвого катіона. Здійснення процесу розкладу аморфної кременевоземистої сировини у швидкісному змішувачі-активаторі сприяє скороченню часу реакції з 38 годин до 2-10 хвил. і зниженню витратної норми їдкого натрію (100%) з 0,347 вагових частин до 0,33 в.ч. на 1 в.ч. кременевоземної сировини. Крім того, відпадає необхідність в високотемпературному процесі розкладу, що досягається за рахунок підвищення тиску до 3-4 атз. Достатньою температурою процесу утворення зв'язуючого є інтервал 70-90°С. Використання їдкого натрію в кількості більше 0,33 в.ч. на 1 в.ч. кременевоземної сировини не дозволяє отримати зв'язуюче з сілікатним модулем більше 2,5. Використання їдкого натру в кількості менше 0,33 в.ч. на 1 в.ч. кременевоземної сировини приводить до одержання зв'язуючого огрудкованої структури з силікатним модулем більше 3,1. Зниження температури реакції нижче 70°С уповільнює процеси розчину кременезема в їдкому натрію, а підвищення температури більше 90°С не виявляє вже істотного впливу на протікаючі хімічні процеси взаємодії кременезема з їдким натром. Спосіб здійснюється наступним чином: кременеземиста сировина подрібнюється до часток розміром до 0,3 мм, дозується у вертикальний турбулентний швидкістний змішувач-активатор, куди водночас вводиться їдкий натр з температурою не менше 70°С у співвідношенні 1:0,33 в.ч., що забезпечує в кінцевому продукті силікатний модуль у межах 2,8-3,1. У швидкісному змішувачі процес завершується на протязі 2-10 хвил. Готовий продукт з температурою 70-90°С володіє рухомістю (термопластичністю) і примусово вивантажується. По мірі охолодження продукт твердіє, однак явищ поверхньої карбонізації та розколювання не спостерігається. При повторному прогріванні до 70-90°С термопластичні властивості відновлюються. Після охолодження продукт може бути подрібнений і упакований у контейнери. Приклад 1. Беруть 612 кг кремнеземомісткої сировини (трепела) і змішують у швидкісному змішувачі-активаторі з 469 кг NaOH (40%), підігрітого до 70°С через 10 хвил. від моменту завантаження компонентів сировинної суміші процес завершується. На 1 в.ч. трепела припадає 0,306 в.ч. NaOH (100%) Утвориться 1060 кг зв'язуючого наступного хімічного складу: SiO2=42,8%, Na2O=14,58%, H2O=19,1%, силікатний модуль М=3,9. Витрати пара на 1 т продукту 0,24 Гкал. Продукт обгрудкований, не володіє термопластичністю. Приклад 2. Беруть 600 кг трепела і змішують з 500 кг NaOH (40%), підігрітого до 90°С. На 1 в.ч. трепела припадає 0,33 в.ч. NaOH (100%). Процес здійснюється у швидкісному змішувачі протягом 2 хв. Витрати пара на 1 т продукту складає 0,26 Гкал. По завершенню хімічного процесу утвориться 1080 кг зв'язуючого наступного хімічного складу: SiO2=42%, Na2O=15,5%, Н2О=25%, силікатний модуль М=2,8. Продукт - термопластичний, при охолодженні до 20°С твердіє і може піддаватися подрібненню. Приклад 3. Беруть 571,4 кг трепела і змішують з571 кг NaOH (40%), підігрітого до 80°С. На 1 в.ч. трепела припадає 0,4 в.ч. NaOH (100%). Процес здійснюється у швидкісному змішувачі протягом 4 хвил. Витрати пара на 1 т продукту – 0,25 Гкал. По завершенню хімічного процесу утвориться 1096 кг зв'язуючого хімічного складу: SiO2=40%, Na2O=17,7%, H2O=28%, силікатний модуль М=2,33. Продукт термопластичний, при охолодженні до 20°С не твердіє, не подрібнюється, що ускладнює його подальшу переробку. У таблиці надані результати впливу технологічних параметрів процесу на зміну фізико-хімічних властивостей зв'язуючого на основі гідросилікату натрія. З отриманих даних прикладів конкретного виконання, одержання з'вязуючого на основі гідросилікату натрію запропонованим і відомими способами свідчить, що здійснення процесу по запропонованому способу дасть можливість при атмосферном тиску, температурі 70-90°С в швидкісному змішувачі-активаторі за 2-10 хв. о тримати зв'язуюче, що володіє термопластичними властивостями при температурі маси більш 60°С, що може бути використане в виробництві будівельних матеріалів, деревинно-стружкових плит взамін органічних полімерів. Даний спосіб впроваджений на ВАТ "Сумихімпром". 2 32053 Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 Параметри способу Співвідношення: кременевоземиста сировина:їдкий натр, в.ч. Тиск середовища, атз Температура процесу °С Час реакції утворення зв'язуючого, год. Якісні показники зв'язуючого: - SiО2, % - Na2O, % - М (модуль) - фізичний стан 6 Витрати пару на 1 т зв'язуючого Гкал. Показники по прототипу По запропонованному способу Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 1:0,347 1:0,306 1:0,330 1:0,400 3 142 1 70 1 90 1 80 6,5 0,17 0,034 0,067 27,5 13,2 2,15 42,8 14,58 3,9 обгрудкована маса, не термопластична 42,0 15,50 2,8 термопластична маса, затвердіваюча 0,24 0,26 розчин із густиною 1,3 г/см 3 1,072 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 40,0 17,70 2,33 в'язка не затвердіваюча маса 0,25