Спосіб одержання в’яжучого

Спосіб одержання в'яжучого шляхом термічної обробки гіпсомісткої сировини до напівводного сульфату кальція, який включає подріблення, випал в обертових печах та наступний помел продукту випалу, який відрізняється тим, що як гіпсомістку сировину використовують гіпсо - глиняни відходи добування та подрібнення гіпсового каменю, а випал відходів, що містять 31-56% гіпсу та 69-44% глинистої субстанції, здійснюють при t° 270-420°С. (19) (21) 98063345 (22) 26.06.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Ахвердашвілі Гела Суренович (73) АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО ТИПУ "МІЖГІР'Я" 30980 В основу винаходу покладена задача здешевлення в'яжучого при збереженні його якості шляхом зниження матеріальних та енергетичних витрат при його виробництві за рахунок використання як гіпсомісткої сировини гіпсо-глиняних відходів добування та подрібнення природного гіпсового каменю та зменшення температурних режимів випалу. Задача винаходу розв'язується за рахунок того, що в способі одержання в'яжучих шляхом термічної обробки гіпсомісткої сировини до напівгідрату сульфату кальцію, який включає подрібнення, випал в обертових печах та наступний помел продукту випалу, використовують як гіпсомістку сировину гіпсо-глиняні відходи добування та подрібнення природного гіпсового каменю, а випал сировини здійснюють при температурі 270-420°С . Суть винаходу полягає в тому, що при дробленні природного гіпсового каменю в кар’єрах утворюється механічна суміш дрібних часток гіпсу із розкривним та підстилаючим глинистими шарами, яка йде до відвалу. При подальшому подрібненні до стану щебеню гіпсового каменю, якій містить від 5 до 30% глинистих домішок (ГОСТ 401382), утворюються відсіви гіпсу з домішками, що також йдуть як відходи до отвалу та накопичуються у вигляді териконів, які займають великі площі і наносять шкоду навколишньому середовищу. Таким чином, гіпсо-глиняні відходи, що утворюються, є двокомпонентною механічною сумішшю, яка включає від 31 до 56% гіпсу та від 59 до 44% глинистої субстанції і є хорошою й дешевою сировиною для одержання в'яжучого на основі напівгідрату сульфату кальцію. Варто зауважити, що назва несульфатної частини відходів "глиниста субстанція" умовна, оскільки, крім глинистих мінералів, включає також кварц, польові шпати, окисли заліза та ін. Температурний випал гіпсо-глиняних відходів згідно з винаходом здійснюють в діапазоні температур 270-420°С. Вибір режимів обробки зумовлений тим, що гіпсо-глиняні відходи, що використовуються як сировина, відрізняються від природних гіпсомістких порід (глино-гіпсів, гажі, ганчу) не тільки дисперсністю та мінералогічним складом, але й швидкістю дегідратації гіпсу (двоводного сульфату кальцію) до напівводного сульфату кальцію. Порівняння процесів термічної дегідратації гіпсу в природних трикомпонентних глино-гіпсо-карбонатних породах та в штучно приготовлених механічних сумішах гіпсу з глиною показує, що дегідратація гіпсу в природній гіпсомісткій сировині протікає більш інтенсивно, ніж в штучних сумішах глини з гіпсом (Асматдинов О. и др. Вяжущие на основе ганча Каракалпакии. Ташкент, 1977 г., с. 13-21). Так, в продуктах термічної обробки природної гіпсомісткої сировини вилучення останніх порцій води та обезводнення напівгідрату відбувається при температурах нижче 300°С, а в штучних сумішах гіпсу з глиною на 200°С вище - при 500°С. При цьому глинистий компонент не зазнає помітних змін при зазначених температурах. Таким чином вибраний температурний режим випалу 270-420°С дозволяє здійснити повний перехід гіпсу (двоводного сульфату кальцію) до напівводного сульфату кальцію та забезпечити добрі в'яжучі властивості продукту випалу. Обробка матеріалу при темпера турах вище 420°С недоцільна, оскільки при цьому можливе утворення ангідриту і погіршення якості в'яжучого. Порівняльний аналіз з прототипом показує, що запропоноване технічне рішення відрізняється від прототипу використанням іншої гіпсомісткої сировини (двокомпонентних гіпсо-глиняних відходів добування та подрібнення природного гіпсового каменю замість дрібно дисперсних чотирикомпонентних гіпсомістких порід), та умовами випалу сировини (270-420°С замість 400-600°С в прототипі). Якісні показники в'яжучого, одержаного запропонованим способом, задовольняють вимогам ГОСТ 125-79 (Вяжущие гипсовые. Технические условия), що свідчить про промислове застосування даного способу. Приклад Реалізацію запропонованого способу здійснюють в гіпсовому виробництві Деконського комбінату будівельних деталей (Україна) за схемою безперервного процесу. Для виготовлення гіпсового в’яжучого використовують гіпсо-глиняні відходи Деконського родовища гіпсового каменю. Утворені гіпсо-глиняні відходи являють собою двокомпонентну механічну суміш, яка включає від 31 до 56% гіпсу та від 69 до 44% глинистої субстанції. Середній хімічний склад глинистої субстанції такий, мас.%: глина бентонітова 67,73 SiO2 3,89 Fe2O3 2,34 Al2O3 11,78 MgO 10,15 Na2O 4,01 К2О 2,15 10 тонн гіпсо-глиняних відходів подрібнюють до розміру щебеню 10–35 мм, а потім подають до обертової випалювальної печі довжиною 14 м, в якій завантажену сировину випалюють за методом протитоку гарячими газами. В процесі випалу гіпсо-глиняні відходи омиваються газами високої температури, внаслідок чого відбувається дегідратація гіпсу (двоводного сульфату кальцію ) до напівводного сульфату кальцію. Одночасно з випалом відбувається подрібнення сировини. Випал здійснювали при 370, 355 і 420°С, тривалість випалу 1 година. Склад глино-гіпсових відходів з різних териконів та склад сировини за прототипом наведені у табл. 1. Випалений продукт, який виходить з печі, спрямовують до кульового млина, де відбувається його помел до залишку на ситі з розміром чашечок 0,2 мм не більше 23%. Вихід готової продукції 9,85 тонни. Одержане в'яжуче випробували у відповідності до ГОСТ 23789-79 "Вяжущие гипсовые. Методы испытаний". При цьому визначали міцність зразків розміром 40х40х160 мм на стиснення та при згині через 2 години після контакту в’яжучого з водою та строки схоплювання. Результати випробувань в'яжучих, одержаних запропонованим способом, зведені в табл. 2. Із табл. 2 виходить, що в'яжучі, одержані із гіпсо-глиняних відходів, випалені при 270-420°С задовольняють вимогам ГОСТ 125-79. В порівнянні з прототипом запропонований спосіб одержання дозволяє: 2 30980 Знизити матеріальні витрати і саме цим знизити собівартість в'яжучого за рахунок виключення витрат на добування та перевезення сировини. Забезпечити рівномірність випалу гіпсоглиняних відходів та зменшити енергетичні витрати при виробництві в'яжучого за рахунок зниження температури випалу і саме цим здешевити продукцію, знизити вартість в'яжучого. Утилізувати терикони гіпсо-глиняних відходів, забезпечити охорону навколишнього середовища. Розроблено технологічний регламент та налагоджено виробництво в'яжучих на основі гіпсоглиняних відходів на Деконському комбінаті будівельних деталей із врахуванням потужності 100 тис. тонн/рік. Таблиця 1 Склад сировини Назва компонентів Вміст компонентів 1 31 69 Гіпс Глиниста субстанція Кремнезем Карбонат кальцію 2 43 57 3 56 44 за прототипом 61,93 11,93 11,43 14,74 Таблиця 2 Характеристика в’яжучого, одержаного за пропонованим способом і за прототипом Режими випалу Строки схоплювання, хв. Межа міцності, кгс/см Сировина Температуpa, °С Тривалість, час Початок Кінець При стисненні при згині 1 270 1 7,1 13,4 21,1 12,3 1 355 1 6,8 13,7 32,5 16,9 1 420 1 6,2 12,9 41,0 21,4 2 270 1 5,4 14,2 39,8 20,6 2 355 1 4,9 14,0 48,2 27,5 2 420 1 4,0 14,4 63,1 32,1 3 270 1 3,7 12,7 70,4 35,4 3 355 1 2,6 13,1 87,5 40,7 3 420 1 2,3 14,2 101,2 46,0 За прототипом 480 0,5 3,5 11,8 50,2 31,3 3 30980 __________________________________________________________ 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 50 прим. Зам._______ __________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 __________________________________________________________ 4