Спосіб одержання в’яжучого

Спосіб одержання в'яжучого шляхом термічної обробки гіпсовмісної сировини до напівводного Винахід відноситься до промисловості будівельних матеріалів, а саме до технології отримання низковипалювальних гіпсових в'яжучих на основі напівводного сульфату кальція і може бути використаним для мурувальних, штукатурних, шпаклювальних будівельних розчинів, а також для виготовлення будівельних деталей. Відомо спосіб одержання в'яжучих із гіпсомістких порід, який включає термічний випал сировини та наступний помол продукту. Гіпсомістка сировина є тонкодисперсна суміш гіпсу з піщаноглинистими або вапняно-глинистими домішками (так звані глиногіпс, гажа). Вміст гіпсу в сировині від 15 до 90%. Термічний випал здіснюють за режимами, які використовуються в гіпсовій промисловості - температура 180-200°С, тривалість 1,53,0 години (Кутателадзе К.С. Состав, свойства и применение гаж. Тбилиси, 1953г., с.35-42). Недоліком відомого способу є низька міцність складу в'яжучого - нижче ніж у природного гіпсу (меньше 20кгс/см2). Крім того, мінливість складу гіпсомістких порід навіть в межах одного родовища негативно впливає на властивості одержуваного в'яжучого, що різко обмежує сферу їх застосування. Відомо також спосіб одержання в'яжучого на основі ходжакульскої гіпсомісткої сировини - ганчу; цей спосіб включає термічний випал сировини при температурі 160-200°С протягом 1-2 годин з наступним помолом одержаного продукту (Асматди сульфату кальцію, який включає подрібнення, випал в обертових печах та наступний помел продукту випалу, який відрізняється тим, що як гіпсовмісну сировину використовують гіпсоглиняні відходи добування та подрібнення гіпсового каменю, а випал відходів, що містять 31-56% гіпсу та 69-44% глинистої субстанції, здійснюють при 1270420°С. нов О и др. Вяжущие на основе ганча Каракалпакии. Ташкент. 1977г., с.31-32). Гіпсомістка сировина є тонкодисперсна трьохкомпонентна суміш глино-карбонатно-ґіпсових мінералів. Одержане в'яжуче за властивостями близьке до матеріалу, який одержав К.С. Кутателадзе за способом, описаним раніше, але відрізняється від нього більш короткими строками схоплювання, що, напевно, є наслідком відмінностей у мінералогічному складі несульфатної частини гажі та ганчу. Механічна міцність зразків при стисненні 20-40кгс/см2. Недолік цього способу полягає в тому, що для одержання низьковипалювального в'яжучого можуть бути використані породи з вмістом гіпсу 5060% і вище. Найбільш близьким до запропонованого технічного ріщення є спосіб одержання в'яжучого шляхом термічної обробки гіпсомістких порід до напівгідрату сульфату кальція в обертових печах, цей спосіб включає подрібнення та випал гіпсомісткої сировини при температурі 400-600°С протягом 2045 хвилин з наступним помелом одержаного продукту (Ткешелашвили В.Г., Гажа и ее применение. Тбилиси, 1973г., с.32-37). Гіпсомістка сировина складається із тонкодісперсної суміші, яка вмістить, у середньому, мас.%: гіпс 61,93 глиниста субстанція 11,90 карбонат кальція 14,74 кремнезем 11,43 CD о> 4167 Цей спосіб вибрано як прототип Випал ппсомісмтких порід у такому діапазоні температур дозволяє скоротити тривалість випалу, але різко погіршує якість одержуваного в'яжучого В випаленому продукті міститься значна КІЛЬКІСТЬ перепалу та недопалу Внаслідок цього в'яжуче після його затвору водою дає велику усадку та тріскається, разом з тим швидко схоплюється, ускладнюючи його обробку Недоліком цього способу є також великі витрати теплової енергії До недоліків цього способу варто також віднести витрати на добування та транспортування ппсомісткої сировини, яка залягає невеликими родовищами Цей недолік притаманний способам, які описані раніше 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 ппсомісткої сировини ппсоглиняних 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 ппсомісткої сировини до напівпдрату сульфату кальцію, який включає подрібнення, випал в обертових печах та наступний помел продукту випалу, використовують як ппсомістку сировину ппсо-глиняні відходи добування та подрібнення природного гіпсового каменю, а випал сировини здійснюють при температурі 270-420°С Суть винаходу полягає в тому, що при дробуванні 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 щебню гіпсового каменю, який 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, ппсо-глиняни відходи, що утворюються, є двухкомпонентною 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 напівпдрату сульфату кальцію Варто зауважити, що назва несульфатної частини ВІДХОДІВ "глиниста субстанція" умовна, оскільки, окрем глинистих мінералів, включає також кварц, польові шпати, окисли заліза та ін Температурний випал ппсо-глиняних ВІДХОДІВ ЗГІДНО винаходу здійснюють в діапазоні температур 270-420°С Вибір режимів обробки зумовлений тим, що ппсо-глиняні відходи, що використовуються як сировина, відрізняються від природних гіпсомютких порід (глино-ппсів, гажі, ганчу) не тільки дисперсністю та мінералогічним складом, але й швидкістю дегідратації гіпсу (двохводного сульфату кальцію) до напівводного сульфату кальцію Порівняння процесів термічної дегідратації гіпсу в природних трьохкомпонентних глино-ппсокарбонатних породах та в штучно приготовлених механічних сумішах гіпсу з глиною показує, що дегідратація гіпсу в природній ППСОМІСТКІИ сировині протікає більш інтенсивно, ніж в штучних сумішах глини з гіпсом (Асматдинов О и др Вяжущие на основе ганча Каракалпакии Ташкент 1977г с 1321) Так, в продуктах термічної обробки природної ппсомісткої сировини вилучення останніх порцій води та обезводнення напівпдрату відбувається при температурах нижче 300°С, а в штучних сумішах гіпсу з глиною на 200°С вище - при 600°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 гипсу (двохводного сульфату кальцію) до напівводного сульфату кальцію та забезпечити добрі в'яжучі властивості продукту випалу Обробка матеріалу при температурах 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 ппсомісткої сировини (двохкомпонентних ппсо-глиняних ВІДХОДІВ добування та подрібнення природного гіпсового каменю замість дрібно дисперсних чотирьохкомпонентних ппсомістких порід), та умовами випалу сировини (270-420°С замісто 400-600°С в прототипе) ЯКІСНІ показники в'яжучого, одержаного запропонованим способом, задовольняють вимогам ГОСТ 125-79 (Вяжущие гипсовые Технические условия), що свідчить "про промислове застосування даного способу Приклад здійснення способу Реалізацію запропонованого способу здійснюють в гіпсовому виробництві Деконського комбінату будівельних деталей (Україна) за схемою безперервного процесу, для виготовлення гіпсового в'яжучого використовують ппсо-глиняні відходи Деконського родовища гіпсового каменю Утворені ппсо-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 Fe 2 O 3 2,34 АІ2Оз 11,78 MgO 10,15 Na2O 4,01 К2О 2,15 10 тон ппсо-глиняних ВІДХОДІВ подрібнюють до розміру щебеню 10-35мм а потім подают до обертової випалювальної печі довжиною 14 м, в якій завантажену сировину випалюють за методом протитоку гарячими газами В процесі випаду ппсо-глиняні відходи омиваються газами високої температури, внаслідок чого відбувається дегідратація гіпсу (двохводного 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-ппсових ВІДХОДІВ З різних териконів та склад сировини за прототипом наведені у таблиці 1 4167 Таблиця 1 Склад сировини Назва компонентів Вміст компонентів Гіпс 1 31 2 43 3 56 за прототипом 61,93 Глиниста субстанція 69 57 44 11,93 Кремнезем 11,43 Карбонат кальція 14,74 испытаний" При цьому визначали МІЦНІСТЬ зразків розміром 40x40x160мм 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 таблицю 2 Випалений продукт, який виходить з печи, спрямовують до кульового млина, де відбувається його помел до залишку на ситі з розміром чашечок 0,2мм не більше 23% Вихід готової продукції 9,85 тони Одержану в'яжуче випробували у ВІДПОВІДНОСТІ з ГОСТ 23789-79 "Вяжущие гипсовые Методы Таблиця 2 Характеристика в'яжущого, одержаногоза пропонуємим способом і за прототипом Режими випалу Сировина 1 1 1 2 2 2 3 3 3 за прототипом Строки схоплювання, хв Температура,°С Тривалість,час Початок Кінець 270 355 420 270 355 420 270 355 420 430 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,5 7,1 6,8 6,2 5,4 4,9 4,0 3,7 2,6 2,3 3,5 13,4 13,7 12,9 14,2 14,0 14,4 12,7 13,1 14,2 11,8 Із наведеної таблиці виходить, що в'яжучі, одержані із ппсо-глиняних ВІДХОДІВ, випалені при 270-420°С задовольняють вимогам ГОСТ 125-79 В порівнянні з прототипом запропонований спосіб одержання дозволяє Знизити матеріальні витрати і саме цим знизити собівартість в'яжучого за рахунок виключення витрат на добування та перевезення сировини Забезпечити рівномірність випалу ппсоглиняних ВІДХОДІВ та зменшити енергетичні ви Комп'ютерна верстка А Рябко Межа МІЦНОСТІ, кгс/см при стисненні 21,1 32,5 41,0 39,8 48,2 63,1 70,4 87,6 101,2 50,2 при згині 12,3 16,9 21,4 20,6 27,5 32,1 35,4 40,7 46,0 31,3 трати при виробництві в'яжучого за рахунок зниження температури випалу і саме цим здешевіти продукцію, знизити вартість в'яжучого Утилізувати терикони ппсо-глиняних ВІДХОДІВ, забезпечити охорону навколишнього середовища Розроблено технологічний регламент та налагоджено виробництво в'яжучих на основі ппсоглиняних ВІДХОДІВ на Леконському комбіниті будівельних деталей із врахуванням потужності 100 тис тон/рік Підписне Тираж 37 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 К и ї в - 4 2 , 01601