Спосіб одержання легких наповнювачів для будівельних розчинів

1 Спосіб одержання легкого наповнювача для будівельних розчинів, який включає інтенсивне перемішування природного аморфного кремнезе му з натрієвим лугом при температурі 80 -90 С, охолодження і роздрібнення сировинного матеріалу, а також спучення в апаратах з псевдозрідженим шаром, який відрізняється тим, що перед спученням здійснюють попереднє підсушування сировинного матеріалу при температурі 80 - 100°С до залишкової вологості 15-18% 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як теплоносій і псевдозріджуючий агент для процесу попереднього підсушування використовують ВІДХІДНІ гази після процесу спучення роздрібненого сировинного матеріалу Пропозиція належить до способів одержання легких наповнювачів для будівельних розчинів з великим вмістом силікатів, а саме легких спучених матеріалів Спосіб може бути використаний на підприємствах промисловості будівельних матеріалів, зокрема виробляючих легкі тепло-, звуко- та пожежоїзоляційні матеріали, а також на підприємствах будіндустрм, які випускають сухі будівельні При такому способі технологія виробництва легких пористих наповнювачів є багатоступеневою, складною, а процес спучення напівфабрикату з вмістом 30% вологи в ньому потребує високих витрат енергоносіїв на випарування вологи і перегрів утвореної пари до температури процесу спучення Крім того, відома технологія зв'язана з витратами електроліту на процес грануляції Найбільш близьким до запропонованої пропозиції за своєю технічною суттю та одержуваним результатом є спосіб виробництва пористого наповнювача (Эйне И А , Хвастухин Ю И Кремнезит - новый энерго- и ресурсосберегающий строительный материал - Экотехнологии и ресурсосбережение - 2000, №5, стр 13-18), який включає інтенсивне перемішування при температурі 80-90°С природного аморфного кремнезему (трепелу, діатоміту) з натрієвим лугом NaOH і одержанням сировинного продукту - низьководного силікату натрію у вигляді монолітної гомогенної твердої маси оливкового кольору ЩІЛЬНІСТЮ 1450-1700кг/м3 і вмістом вологи до 38% Охолоджений напівпродукт роздрібнюють і одержані частинки подають рівномірним потоком в робочу камеру апарату з псевдозрідженим шаром і спучують до розміру частинок 0-10,0мм при температурі 200-300°С суміші та ІНШІ Виробництво більшості пористих матеріалів зв'язано із значними витратами теплової та електричної енергії, що призводить до збільшення собівартості виробленої з них продукції В першу чергу, це стосується високотемпературної (9001000°С) термообробки первинних сировинних матеріалів Тому є актуальним прагнення до розробки технологій, які забезпечують виробництво дешевих будівельних матеріалів без застосування порівняно дорогих компонентів для виробництва легких пористих наповнювачів Відома технологія виробництва пористого наповнювача (А с СССР №544634 М Кл2 С04В31/02, 1977г) В рідке скло вводять наповнювачі або добавки, гранулюють їх, потім одержані гранули підсушують з наступним спученням при температурі 200°С Далі спучені гранули обробляють в 20-50%-ному розчині хлористого кальцію при температурі 30-115°С протягом 0,2-6,0 годин з наступною промивкою гранул у воді при температурі 20-70 °С і сушать при температурі 80-120°С У відомому способі не вдається зменшити витрати енергоносіїв, оскільки в процесі спучення із роздрібненого напівпродукту видаляється волога, яка не бере участі в спученні частинок, і в той же час пара цієї вологи перегрівається до значень (О температури процесу спучення Крім того, надлишок вологи в напівпродукті призводить до розтріскування частинок при спученні і утворенні мікротріщин, які негативно впливають на експлуатаційні характеристики готового продукту, зокрема підвищують його вологопоглинання В основу пропозиції поставлене завдання удосконалення способу одержання легких наповнювачів для будівельних розчинів, в якому попереднє підсушування роздрібненого сировинного матеріалу при температурі 80-100 °С перед спученням призводить до видалення в процесі підсушування частини вологи і за рахунок цього до зменшення витрат енергоносіїв на спучення та сприяє одержанню легких наповнювачів з кращими експлуатаційними характеристиками - закритими порами, що зменшує вологопоглинання, і підвищеною МІЦНІСТЮ спучених частинок легкого наповнювача Поставлене завдання вирішено тим, що в способі одержання легкого наповнювача для будівельних розчинів, який включає інтенсивне перемішування природного аморфного кремнезему з натрієвим лугом при температурі 80-90 °С, охолодження і роздрібнення сировинного матеріалу, а також спучення його в апаратах з псевдозрідженим шаром, згідно пропозиції, перед спученням здійснюють попереднє підсушування сировинного матеріалу при температурі 80-100°С до залишкової вологості 15-18% Додатковою ВІДМІННІСТЮ Є те, що в якості теплоносія і псевдозріджуючого агента для процесу попередньго підсушування використовують ВІДХІДНІ гази після процесу спучення роздрібненого сировинного матеріалу Здійснення пропозиції по проведенню процесу попередньої підсушки і спученню підсушеного сировинного матеріалу призводить до видалення частини вологості, яку не потрібно перегрівати до температури спучення, що дає можливість економити паливо, а також до підтримання оптимальної вологості, яка сприяє проведенню процесу рівномірного спучення з замкнутою пористістю на відміну від прототипу, де процес спучення здійснюється в паровибуховому режимі Це сприяє зменшенню волого поглинання і збільшує МІЦНІСТЬ частинок легкого наповнювача Запропонований спосіб одержання легких наповнювачів для будівельних розчинів здійснюють таким чином Природний аморфний кремнезем (трепел, діатоміт) інтенсивно перемішують з натрієвим лугом NaOH (водяним розчином каустичної соди з концентрацією 42-46%) Одержану гомогенну тверду масу ЩІЛЬНІСТЮ 1450-1700кг/м і вмістом вологи до 38% охолоджують, роздрібнюють і подають на попередню підсушку в апарат з псевдозрідженим шаром при температурі 80-100 °С, в результаті чого вміст вологи в частинках зменшують до 15-18% замість 38% Підсушені частинки подають в інший апарат з псевдозрідженим шаром, в якому при температурі 200-300°С їх спучують 3 апарату спучення розвантажують легкий наповнювач з розміром частинок 1-10,0мм насипною масою 70-150кг/м3, який використовують в будівельних розчинах для одержання тепло-, звуко-та пожежноізоляційних матеріалів, а винесений з псевдозрідженого шару спучений матеріал з 62747 розміром частинок 0-1,0мм і насипною масою до 3 300кг/м розвантажують, наприклад, з циклону і використовують для одержання будівельних сумішей різного призначення ВІДХІДНІ гази з апарату спучення подають на попереднє підсушування при температурах на вході в апарат 300°С і на виході із нього - до 80°С Приклад 1 (на прототип) Природний аморфний кремнезем (трепел) масою 500кг з вологістю 10%, інтенсивно перемішуємо з натрієвим лугом масою 387кг з концентрацією 44% і добавкою води 113кг при температурі суміші 80-90°С Після ЦЬОГО одержуємо 1т сировинного матеріалу з вологістю 38% Одержаний напівпродукт охолоджували, потім роздрібнювали і рівномірним потоком подавали в робочу камеру апарату з псевдозрідженим шаром при температурі 300°С на спучення При цьому витрати теплоти складали 1) теплота випаровування вологи 285000ккал/год, 2) теплота нагріву сировинного матеріалу 54700ккал/год, 3) з урахуванням 5% витрат теплоти в навколишнє середовище КІЛЬКІСТЬ теплоносія і псевдозрідженого агенту з температурою 600°С на вході в апарат складали 4500кг/год, 4) теплота теплоносія на вході в апарат 785000ккал/год, 5) витрати палива - природного газу з ЄЙ =8000ккал/нм3 складе 98нм3/год, 6) питомі витрати природного газу при одержанні з 1 тони сировинного матеріалу 8,6м3 легкого наповнювача були 11,4нм3/м3 Приклад 2 (по пропозиції) Природний аморфний кремнезем (трепел) масою 500кг з вологістю 10%, інтенсивно перемішуємо з натрієвим лугом масою 387кг з концентрацією 44% і добавкою води 113кг при температурі суміші 80-90°С Після ЦЬОГО одержуємо 1т сировинного матеріалу з вологістю 38% Одержаний напівпродукт охолоджували, потім роздрібнювали і рівномірним потоком подавали в робочу камеру апарату з псевдозрідженим шаром на попередню підсушку при температурі 100°С Вологість підсушеного матеріалу зменшували до 15% Одержаний таким чином підсушений матеріал спучували в апараті з псевдозрідженим шаром при температурі 300 °С ВІДХІДНІ гази після апарату спучення з температурою 300 °С подавали на вхід апарату підсушування, використовуючи їх як теплоносій і псевдозріжуючий агент для підсушування сировинного матеріалу Витрати теплоти складали 1) теплота випаровування вологи 241500ккал/год, 2) теплота нагріву сировинного матеріалу 62800ккал/год, 3) з урахуванням 5% витрат теплоти в навколишнє середовище витрати псевдозріджкючого агенту, який одночасно є теплоносієм, складали 4400кг/год з температурою на вході в апарат спучення 420°С, 4) теплота теплоносія складала 520000ккал/год, 5) витрати 5 палива 62747 природного газу з ЄЙ =8000ккал/нм складали 65нм/год, 6) питомі витрати природного газу при одер3 жанні з 1 тони сировинного матеріалу 8,6м легко3 3 го наповнювача були 7,6нм /м Приклад 3 (як в прикладі 2, але температура підсушки - 80°С і вологість підсушеного сировинного матеріалу 18%) Приклад 4 (як в прикладі 2, але температура підсушування та вологість ВІДПОВІДНО, Приклад 5 (як в прикладі 2, але підсушування та вологість ВІДПОВІДНО, Приклад 6 (як в прикладі 2, але підсушування та вологість 70°С І 22%) температура 90°С І 17%) температура ВІДПОВІДНО, 110°С і 10%) Дані результатів здійснення відомого способу і пропозиції зведені в таблицю Таблиця Результати здійснення відомого способу і пропозиції Вологість під- Витрати палива для ЯКІСНІ показники спучених частинок легкого сушеного ма- одержання легких наповнювача 3 3 теріалу, % наповнювачів, нм /м Частинки з відкритою пористістю, що, в свою чергу, збільшує вологопоглинання до 38 11,4 40% Незначне зменшення відкритих пор і, ВІД23 11,0 № прикладу Температура підсушки, °С 1 2 70 3 4 5 80 90 100 18 17 15 9,6 8,3 7,6 6 110 12 7,4 ПОВІДНО, вологопоглинання до 37-38% З приведених в таблиці даних видно, що оптимальними температурами для попереднього підсушування частинок сировинного матеріалу є значення температур 80-100°С Залишкова вологість 15-18% після попереднього підсушування при таких температурах достатня для повного спучення частинок і одержання легкого наповнювача з практично повністю закритими порами В той же Комп'ютерна верстка М Мацело Практично закрита пористість частинок легкого наповнювача, що призводить до зменшення вологопоглинання до 20-25% Вологи недостатньо для повного спучення частинок легкого наповнювача, хоча вологопоглинання зменшується до 20% Легкий наповнювач з підвищеним значенням насипної маси час здійснення пропозиції при таких технологічних параметрах по температурі і вологості призводить до мінімальних витрат палива При підвищенні температури попереднього підсушування до значень більше 100°С, хоча і зменшуються витрати палива, але одночасно погіршується якість легкого наповнювача, тому вище значення граничної температури дорівнює 100°С Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119