Спосіб виготовлення автоклавних силікатних виробів

Реферат: Спосіб виготовлення кольорових автоклавных силікатних виробів із сировинної суміші, яка складається з піску, вапна, пігменту та води. Окремо проводять сумісний помел частини кварцового піску в кількості 3...5 % із бокситовим червоним шламом в кількості 2...10 % від маси шихти. UA 67841 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ АВТОКЛАВНИХ СИЛІКАТНИХ ВИРОБІВ UA 67841 U UA 67841 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології виготовлення кольорових автоклавних силікатних виробів з використанням вапняно-силікатного в'яжучого і добавкою пігменту - бокситового червоного шламу для надання виробам забарвлення й декоративних властивостей. Сучасна технологія виготовлення автоклавних силікатних виробів на вапняно-силікатному в'яжучому передбачає формування і твердіння виробів у середовищі насиченої водяної пари в автоклавах при тиску 0,8...1,6 МПа й температурі 175...200 °С. Для регулювання властивостей формувальних сумішей та готової продукції використовують технологічні добавки і пігменти. При автоклавній обробці виробів відбувається реакція між гідроксидом кальцію та кремнеземистим компонентом: nCa(OH)2+SiO2+m H2O→nCaOSiO2(m+1)Н2О. Гідросилікати кальцію являють собою цементуючу речовину різного складу, яка зв'язує зерна заповнювача в міцний і водостійкий штучний кам'яний матеріал. Весь цикл автоклавної обробки становить 8...12 годин. Відомо, що найбільш поширений на практиці метод забарвлення в масі як найпростіший і найдоступніший. Він передбачає використання для забарвлення силікатної суміші лугостійких пігментів з високою забарвлювальною здатністю, стійкістю до дії високої температури та вологості. Витрата пігменту залежить від його забарвлювальної здатності та потрібної інтенсивності кольору виробу і становить 0,1...5,0 % за масою (Кривенко П.В., Барановський В.Б., Безсмертний М.П. та ін. Будівельні матеріали. - К.: Вища шк., 1993. - 389 с., с. 224-225). Недоліком відомих способів введення пігменту у вапняно-силікатну масу є недостатня однорідність розподілу пігменту серед компонентів суміші та певні витрати на вартість пігменту. Для забарвлення виробів використовуються неорганічні (жовтий та червоний залізооксидні, вохра, оксид хрому, шунгіт, піролюзит, залізна лазур) та органічні (блакитний та зелений фталоціанінові) пігменти, а також відходи промисловості (піритні недогарки, зола ТЕС, сажа, пил газоочищення). До червоних пігментів відносяться: глиниста червона, мумія глиниста, мумія бокситна, мумія залізооксидна, сієна палена, сурик залізний. Хімічний склад і колір червоних природних пігментів різноманітний. Мумія - природна земляна фарба, яка складається з глини, зафарбованої оксидами заліза в цегляно-червоний колір різних відтінків: від світло-червоного до темного коричнувато-червоного і навіть фіолетового. Мумія відрізняється високою стійкістю до дії світла, атмосферних впливів і кородуючих агентів. Відомо, що вміст сполук заліза в перерахунку на Fe2O3 в муміях не менший за 19,35 %. Бокситна мумія містить ще значну кількість оксиду алюмінію Аl2О3 - до 35 %. Сурик залізний має червоно-коричневий колір і складається з оксиду заліза із домішкою глинистих мінералів та кварцу, який випускають чотирьох марок: Г, АК, Э і К з вмістом оксиду заліза Fe2O3 за марками у відсотках не менше як 70, 70, 70 і 65 %. До червоних природних пігментів відносяться також червоні вохри і сієни. Червоні вохри мають чистий жовтуваточервоний колір. Оксиди заліза в червоній сієні складають 35...70 %. (Троцко Т.Т., Барановський В.Б. Цветной силикатный кирпич. - К.: Будівельник, 1977. - 88 с., с. 24-25). До недоліку мумій і сурику залізного слід віднести недостатній вміст оксиду заліза Fе2О3 як фарбуючої речовини і значну кількість домішок. Стосовно червоних вохри та сієни, то їх одержують прокалюванням жовтих вохр при температурі 500...700 °С і вони теж містять недостатньо оксиду заліза. Технологія виготовлення червоних пігментів значно впливає на їх вартість. Відомо, що бокситовий червоний шлам (метагідроксид алюмінію) АlO(ОН) є відходом переробки бокситу - основної сировини для виробництва алюмінію. Характерною особливістю бокситових шламів є високий вміст оксидів заліза і алюмінію, висока дисперсність та реакційна здатність. Усереднений хімічний склад яких, %: SiO 2 - 10...18; Аl2О3 - 10...18; Fe2O3 - 24...45; СаО - 15...40; Na2O - 4...7 (Дворкін Л.Й., Дворкін О.Л. Строительные материалы на основе промышленных отходов. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. - 250 с., с. 34). Відомо також, що існує досвід виробництва глиняної цегли з використанням високозалізистого бокситового шламу, а також силікатної цегли з застосуванням вапняного компонента малозалізистого бокситового шламу (Дворкін Л.Й., Дворкін О.Л., Пушкарьова К.К. та ін. Використання техногенних продуктів у будівництві. - Рівне: НУВГП, 2009. - 339 с, с. 94). До недоліків відомого досвіду слід віднести те, що шлам використовують в технології виготовлення силікатної цегли лише як вапняного компоненту і з низькою концентрацією Fe2O3. Натомість вміст Fe2O3 в бокситовому червоному шламі Миколаївського глиноземного заводу складає понад 50 %, що є значно більшим, ніж в муміях та ін. природних неорганічних пігментах. Усереднений хімічний склад шламу, %: SiO2 - 8,19; Аl2О3 - 15,02; Fe2O3 - 51,65; СаО - 8,48; MgO 2.23; SO3 - 1.02; ВПП - 12,53. Тому його пігментуюча здатність є вищою, а він стає більш 1 UA 67841 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приваблюючим пігментом як в цьому плані, так і в екологічному аспекті стосовно утилізації відходів виробництва алюмінію. Витрати стосуються лише вартості на його транспортування для доцільного використання як техногенної сировини. Задачею корисної моделі є виготовлення кольорових автоклавних силікатних виробів з використанням вапняно-силікатного в'яжучого і добавкою червоного пігменту та здешевлення і покращення якості готової продукції. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення кольорових автоклавних силікатних виробів із сировинної суміші, яка складається з піску, вапна, пігменту та води, окремо проводять сумісний помел частини кварцового піску в кількості 3...5 % із бокситовим червоним шламом в кількості 2...10 % від маси шихти. Як пігмент використовують відходи виробництва алюмінію - високозалізистий бокситовий червоний шлам в кількості 2-10 % за масою, що залежить від потрібної інтенсивності забарвлення виробів. Вводити добавку меншою за 2 % не є ефективним, а понад 10 % не раціонально (достатня однорідність компонентів та їх питома поверхня S 0 при сумісному помелу із піском в кількості 3...5 % від маси шихти). Для створення однорідного забарвлення продукції і підвищення реакційної здатності маси та більш повного зв'язування вапна в гідросилікати при автоклавній обробці, а також підвищення міцності виробів проводять сумісний помел пігментуючої речовини із частиною кварцового піску (оптимальним є 3...5 % від маси шихти). Розмелений пігмент з піском повинен характеризуватися залишком на ситі № 0075 не більше 2...2,5 %. Одержана сумісним помелом кольорова суміш пігменту і частини піску подається в бункер пігменту (Троцко Т.Т., Барановський В.Б. Цветной силикатный кирпич. - К.: Будівельник, 1977. - 88 с., с. 75-77). Сутність способу полягає в слідуючому. Типова технологія одержання автоклавних силікатних виробів, наприклад цегли та каміння, складається з таких основних операцій: випалювання вапняку й одержання грудкового кальцієвого вапна (можна використовувати привізне вапно); добування й подавання піску; виготовлення вапняно-силікатного в'яжучого; змішування піску з в'яжучим та водою; гашення одержаної суміші; пресування сирцю, запарювання виробів в автоклаві; вивантаження їх на склад готової продукції. При цьому пігмент можна вводити до в'яжучого під час його помелу або безпосередньо в силікатну суміш (до чи після гашення). Слід зауважити на вплив степеню дисперсності реагуючої суміші на міцність виробів. Із кварцового піску, вапна і води одержують в автоклаві силікатну цеглу, каміння і блоки, які мають міцність при стиску до 10...15 МПа. Коли ж використати розмелений або іншим способом подрібнений пісок, то міцність виробів зростає до 50...80 МПа. Отже, властивості будівельних речовин і виробів із них визначаються не тільки хімічним та мінералогічним складом, а також їх дисперсністю. Тонкість помелу, зерновий склад і форма частинок значно впливають на активність, швидкість тужавлення, стійкість і міцність готових виробів, їх середню густину, пористість, теплопровідність (Дворкін Л.Й., Скрипник І.Г. Фізико-хімічні методи досліджень будівельних матеріалів. - Рівне: НУВГП, 2006. - 220 с., с. 23-24). Спосіб здійснюється наступним чином. Виробництво кольорової силікатної цегли складається з окремих технологічних операцій: підготовка незафарбованої маси, пігменту, кольорової шихти, формування і тепловологісної обробки. Окремі технологічні операції виконуються у відповідності із вимогами за загальними правилами, прийнятими на заводах, що виготовляють силікатні вироби. Проте таку операцію, як підготовка пігменту для кольорової вапняно-силікатної маси потребує спеціального рішення в залежності від наявності обладнання на кожному виробництві. Як пігмент використовують бокситовий червоний шлам - відхід виробництва алюмінію в кількості, що залежить від потрібної інтенсивності забарвлення виробів, і становить 2...10 % від маси шихти. Вапняно-силікатна нефарбована суміш виготовляється так само, як і для звичайної силікатної цегли. Кварцовий пісок надходить з кар'єра в бункери. Для видалення з піску сторонніх домішок над прийомними бункерами піску встановлюється нерухома колосникова гратка із розміром отворів не більше за 10 мм. Грудкове кальцієве вапно-кипілка, яке містить не менш як 70 % активних СаО+MgO і не більш як 5 % MgO із вапняно-випалювальних печей надходить для подрібнення в щокову дробарку, а потім розмелюється в кульовому млині сумісно з кварцовим піском у співвідношенні 1:1 за масою до дисперсності, яка характеризується на ситі № 0063 - 0,2...0,5 %, після чого надходить у бункер вапняно-силікатного в'яжучого. 2 UA 67841 U 5 10 Пісок розподіляється так: частина його (5...7 % від маси шихти) надходить в кульовий млин для сумісного помелу з негашеним вапном; друга частина (3...5 %) - на помел з пігментом; решта піску (90 %) - в двовалковий змішувач для переміщення з вапняно-силікатним в'яжучим. Після перемішування до однорідного стану і зволоження вапняно-силікатної суміші з вологістю 8...10 % надходить в реактор для гасіння. Всі компоненти дозують автоматичними дозаторами безперервної дії. Таким чином пропонується спосіб виготовлення автоклавних кольорових силікатних виробів із використанням як пігменту бокситового червоного шламу - відходу виробництва алюмінію як альтернативний застосуванню червоних пігментів типу мумія, залізний сурик, тощо, який є більш ефективним у порівнянні із відомими. Розробка має також і природоохоронне значення (екологічне), оскільки спрямована на безвідходне виробництво, а розвиток виробництва автоклавних виробів пояснюється доступністю сировини, простою технологією, високою якістю та оптимальною собівартістю виробів. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб виготовлення кольорових автоклавных силікатних виробів із сировинної суміші, яка складається з піску, вапна, пігменту та води, який відрізняється тим, що окремо проводять сумісний помел частини кварцового піску в кількості 3...5 % із бокситовим червоним шламом в кількості 2...10 % від маси шихти. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3