СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО ГРАНУЛЯТА Российский патент 1997 года по МПК C04B20/06 

Изобретение относится к способу изготовления пористого керамического гранулята, преимущественно с крупностью пор менее 1 мм.

Известен способ изготовления пористого керамического гранулята, включающий приготовление исходной смеси путем перемешивания глины, воды, разжижителя и поверхностно-активного вещества, вспенивание в диспергирующей установке под давлением 1-10 бар сжатым воздухом при температуре 95^oС, причем в случае необходимости для изготовления высоковязкой, тиксотропной, самостабильной пеносуспензии используют противодействующие разжижителю средства. Затем вспененную смесь формуют и сушат при температуре до 200^oС. Высушенные глиняные тела в случае необходимости измельчают, просеивают, возвращают ненужную фракцию в исходную смесь, а частицы с выбранным диапазоном размера зерен обжигают при температуре выше 600^oС. Полученные керамические пористые тела могут быть использованы в качестве адсорбента или абсорбента, в частности как подстилка для животных, а также как полуфабрикат [1]
Достигаемым техническим результатом является улучшение пористой структуры адсорбирующих и абсорбирующих частиц для улучшения водопоглотительной способности и связывания запахов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления пористого керамического гранулята, преимущественно с крупностью пор менее 1 мм, включает приготовление исходной смеси путем перемешивания в мас. глины 25-45, воды 20-50, разжижителя 0,1-1, поверхностно-активных веществ 0,1-1, вспенивание в диспергирующей установке под давлением 1-10 бар сжатым воздухом при температуре до 95^oС, формование, сушку при температуре до 200^oС, дробление, просеивание, возврат ненужной фракции в исходную смесь и обжиг частиц с выбранным диапазоном размера зерен и остаточной влажностью 5-25% в предварительно нагретой печи при температуре 750-1050^oС.

В исходную смесь дополнительно можно вводить до 40 мас. известкового шпата, кварцевого песка, доломита, полевого шпата, кизельгура и/или сепиолита.

В исходную смесь можно также вводить антиразжижитель в случае необходимости изготовления высоковязкой, тиксотропной, самостабильной пеносуспензии.

Обжиг частиц проводят в косвенно нагреваемой вращающейся печи, а гранулят из печи обжига подают в холодильный барабан, в котором одновременно с косвенным охлаждением воздухом осуществляют прямое впрыскивание воды.

Изобретение поясняется конкретным примером осуществления способа.

440 кг верстервельдерской глины с 10% остаточной влажности смешивают с 220 кг полевого шпата с 10% остаточной влажности и 52,5 кг кварцевого песка с 5% остаточной влажности, а также 272,5 кг воды, 8 кг полифосфата натрия в качестве разжижителя и 7 кг додецилсульфоната натрия в качестве поверхностно-активного вещества в обычном смесителе интенсивного действия и гомогенизируют, непосредственно за этим при сильном перемешивании при давлении воздуха 1,0 1,5 бар и температуре 40^oС вспенивают в диспергирующей установке и образующуюся глинистую суспензию с высокой тиксотропностью подают в формовочное устройство и брусьями с диаметром 1 см направляют в сушильное устройство с температурой 90^oС. После достижения требуемого содержания остаточной влажности пеноглинистый материал передают в валковую дробилку, в котором производят его измельчение. Измельченные вспененные глинистые частицы разделяют затем в просеивающем устройстве с целью получения фракции зерен с размерами зерен между 1,0 и 5,0 мм, которая направляется далее в обжиговую печь, и фракции зерен с размерами зерен менее 1 мм, которую возвращают в исходную смесь. Направленные в обжиговую печь, вспененные глинистые частицы с остаточной влажностью 12% загружают в непрерывно работающую, предварительно нагретую до температуры 750^oC 1050^oС печь, предпочтительно 900^oС. Обожженный керамический продукт непосредственно из обжиговой печи переводят в холодильный барабан, в котором параллельно косвенному воздушному охлаждению производят прямое впрыскивание воды. Через несколько минут этот продукт уже можно отправлять в установку для упаковки.

Полученные по такому способу изделия отличаются следующими параметрами материала:
Значение рН 7,3-7,5
Водопоглотительная способность 150-190 мас.

Внутренняя поверхность 100-200м²/г
Размер пор: 0,8 мм
Использование предложенного способа позволит заметно улучшить пористую внутреннюю структуру глинистых тел, в частности в отношении ее однородности, что в свою очередь ведет к оптимизации влагопоглотительной способности связывания запахов, а также других такого рода рабочих свойств. При этом выявились неожиданные для специалиста по керамическим изделиям аспекты, заключающиеся в том, что, во-первых, до настоящего времени не было известным то, что керамический материал с указанной влажностью от 5 до 25% практически без разрушения выдерживает температурный удар при внесении его в предварительно нагретую обжиговую печь, имеющую к этому моменту времени температуру приблизительно от 700 до 800^oС. Во-вторых, существовало мнение, в частности из-за решения согласно патенту ФРГ [1] что обработка формованных глинистых тел при более высоких рабочих температурах чем 800^oС приводит к хрупкости материала, к снижению внутренней поверхности, что отрицательным образом сказывается на желаемых адсорбирующих и абсорбирующих свойствах продукта. По этой причине было совершено неожиданным, что благодаря осуществлению приемов согласно изобретению при исключительной рентабельности способа можно достичь заметно улучшенной, в частности более однородной пористой структуры изготовленного продукта.

Кроме того, неожиданным было также и то, что при имеющихся рабочих условиях стало возможным положительным термохимическим путем оказывать воздействие на цвет керамического обжигаемого материала. Содержащееся в глине железо придает, как правило, при окислении красноватый цвет продукту, а в результате восстановительного процесса продукт окрашивается в беловатые цвета. Поскольку при керамическом процессе обжига обжиг проводится обычно при прямом огне, то желаемую атмосферу печи устанавливают при помощи горелок печи. В случае косвенного нагрева, который предпочтительно используют при осуществлении настоящего изобретения, и имеющемся обычным образом в обжиговой камере количестве воздуха, равным 5 10 м³ на тонну обжигового материала, следовало бы ожидать по крайней мере частичного окисления, то есть красноватого окрашивания материала. Однако, при имеющихся рабочих условиях, как это можно определить по беловатому цвету конечного продукта, содержащееся в глине железо вопреки ожиданию восстанавливается. Причины происходящего в этом случае восстановления еще не полностью выяснены. Можно, впрочем, предполагать, что в этом процессе участвуют несколько факторов, а именно: сравнительно короткое время обжига, образование водяного пара или водорода в порах с локальным образованием защитного газа реакционного газа, а также образование водяного пара или водорода во всем пространстве обжиговой камеры, которая в значительной степени нейтрализует окислительное действие кислорода.

Осуществляемое непосредственно после обжига формованных глинистых тел резкое охлаждение последних при помощи прямого впрыска воды в холодильный барабан, при котором продукт охлаждается в течение немногих минут с температуры около 1000^oС до температуры 60^oС, точно так же следует считать экстремальным, что также резкое охлаждение, которое, конечно, представляет интерес с экономической точки зрения, не влечет за собой какого-либо отрицательного влияния на свойства изготавливаемого продукта.

Использование: для изготовления пористого керамического гранулята, преимущественно с крупностью пор менее 1 мм. Сущность изобретения: в способе изготовления пористого керамического гранулята, преимущественно с крупностью пор менее 1 мм, включающем приготовление исходной смеси путем перемешивания компонентов, вспенивание в диспергирующей установке под давлением 1-10 бар сжатым воздухом при температуре до 95^oС, формование, сушку при температуре до 200^oС, дробление, просеивание, возврат ненужной фракции в исходную смесь, обжиг частиц с выбранным диапазоном размера зерен, в исходную смесь вводят в мас. %: глину 25-45, воду 20-50, разжижитель 0,1-1, поверхностно-активные вещества 0,1-1, обжиг частиц с остаточной влажностью 5-25% ведут в предварительно нагретой печи при температуре 750-1050^oС. В исходную смесь дополнительно можно вводить до 40 мас.% известного шпата, кварцевого песка, доломита, полевого шпата кизельгура и/или сепиолита. В исходную смесь также можно вводить антиразжижитель в случае необходимости изготовления высоковязкой, тиксотропной самостабильной пеносуспензии. Обжиг проводят в косвенно нагреваемой вращающейся печи, а гранулят из печи обжига подают в холодильный барабана, в котором одновременно с косвенным охлаждением воздухом осуществляют прямое впрыскивание воды. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления пористого керамического гранулята, преимущественно, с крупностью пор менее 1 мм, включающий приготовление исходной смеси путем перемешивания глины, воды, разжижителя и поверхностно-активного вещества, вспенивание в диспергирующей установке под давлением 1 10 бар сжатым воздухом при температуре до 95^oС, формование, сушку при температуре до 200^oС, дробление, просеивание, возврат ненужной фракции в исходную смесь и обжиг частиц с выбранным диапазоном размера зерен, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят, мас. глину 25 45, воду 20 - 50, разжижитель 0,1 1,0, поверхностно-активные вещества 0,1 1,0, а обжиг частиц ведут в предварительно нагретой печи при температуре 750 1050^oС, причем частицы перед обжигом имеют остаточную влажность 5 25%
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в исходную смесь дополнительно вводят до 40 мас. известкового шпата, кварцевого песка, доломита, полевого шпата, кизельгура и/или сепиолита. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят антиразжижитель. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что обжиг проводят в косвенно нагреваемой вращающейся печи. 5. Способ по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что гранулят из печи обжига подают в холодильный барабан, в котором одновременно с косвенным охлаждением воздухом осуществляют прямое впрыскивание воды.