СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2006 года по МПК C04B11/06 

Предлагаемое изобретение относится к производству гипсовых вяжущих материалов, а именно ангидритового вяжущего, и может найти применение для получения ангидритового вяжущего из кислого сульфат-кальциевого отхода фторофодородного производства - фторангидрита.

Известно, что ангидритовое вяжущее получают из природного минерального сырья - гипсосодержащих горных пород и из искуственных минеральных материалов - гипсосодержащих отходов химической промышленности. Однако чаще используются природные минеральные вещества - двуводный природный гипс или гипсовый камень (далее природный гипс) и безводный гипс или природный ангидрит (далее природный ангидрит). Технологические процессы получения ангидритового вяжущего из природного гипса и природного ангидрита весьма сходны и отличаются, в основном, режимом тепловой обработки исходного минерального сырья перед измельчением или помолом (Бутт Ю.М. и др. Технология вяжущих веществ. Изд. "Высшая школа", М., 1965 г., с.23-80; Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. "Стройиздат", М., 1986 г., с.16-63; Клюковский Г.И. Общая технология строительных материалов. Изд. «Высшая школа», М., 1976 г., с.223-226).

Известен способ получения ангидритового вяжущего из природного гипса (Бутт Ю.М. и др. Технология вяжущих веществ. Изд. "Высшая школа", М., 1965 г., с.70-73). Сущность способа состоит в следующем. Добытый в горных выработках природный гипс подвергают дроблению в щековых, конусных или молотковых дробилках до размера кусков от 30 до 150 мм. Дробленый гипс обжигают во вращающейся или шахтной печи при температуре 600-700°С и смешивают с катализатором или активизатором (далее активизатор). В качестве активизатора преимущественно применяют известь, которую добавляют в количестве 2-5 мас.%. Иногда для этой же цели используют обожженный доломит или доломитовую пыль (3-8 мас.%), основной гранулированный доменный шлак (10-15 мас.%), сульфат глинозема (2 мас.%) и некоторые другие природные и искусственные минеральные вещества. Затем смесь обожженного природного гипса с добавкой активизатора измельчают в шаровой или роликово-маятниковой мельнице. Для получения товарного продукта - ангидритового вяжущего - измельченный материал разделяют на вибрационном сите, в циклоне или сепараторе на две фракции: до 80 мкм и более 80 мкм. Материал с размерами частиц до 80 мкм и является ангидритовым вяжущим.

Недостатки способа: использование в качестве сырьевых компонентов довольно дорогостоящих материалов, необходимость тепловой обработки природного гипса, ограниченные технологические возможности способа и некоторые другие недостатки, что в конечном итоге снижает потребительские свойства и повышает стоимость ангидритового вяжущего. Известен способ получения ангидритового вяжущего из природного ангидрита (Бутт Ю.М. и др. Технология вяжущих веществ. Изд. «Высшая школа», М., 1965 г., с.70-73. Прототип).

Способ заключается в следующем. Добытый из недр природный ангидрит дробят на щековой или валковой дробилке до размера кусков 30-50 мм, после чего его подвергают тепловой обработке (сушке) при температуре 170-180°С. Высушеный природный ангидрит смешивают с активизатором, в качестве которого, как уже указывалось выше, преимущественно применяют и известь, которую добавляют в количестве 2-5 мас.%. Реже для этой цели используют основной доменный шлак (его добавляют в количестве 10-15 мас.%), обожженный доломит или доломитовую пыль (3-8 мас.%), различные сульфаты и некоторые другие минеральные вещества. Затем смесь высушенного природного ангидрита и активизатора, в частности извести, измельчают в шаровой, роликовой или иной мельнице. Полученную смесь тонкого помола посредством циклона и вибрационного сита разделяют на две фракции по крупности частиц вяжущего: до 80 мкм и более 80 мкм. Товарный продукт - ангидритовое вяжущее - представляет собой порошок с размерами частиц не более 80 мкм. Следует заметить, что ангидритовое вяжущее, полученное указанным способом, используется в основном для приготовления штукатурных и отделочных растворов.

Недостатки вышеприведенного способа получения ангидритового вяжущего заключаются в том, что:

- в качестве сырьевых компонентов используются дорогостоящие минеральные материалы;

- для получения вяжущего необходима сушка природного ангидрита, что удорожает и усложняет способ;

- способ имеет ограниченные технологические возможности с точки зрения получения вяжущего, обладающего широким спектром применения.

Все это в конечном итоге снижает рентабельность производства и конкурентоспособность ангидритового вяжущего по сравнению с другими вяжущими материалами.

Известен способ получения гипсового вяжущего (А.С. №1794913, опубл. 15.02.2003). Способ заключается в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку - отход производства пентаэритрита, подвергают измельчению.

Цель изобретения - усовершенствовать технологию производства ангидритового вяжущего с тем, чтобы:

- использовать в качестве сырьевых компонентов более дешевые минеральные вещества - промышленные отходы химических и иных производств;

- можно было получать ангидритовое вяжущее различного назначения и применения;

- снизить себестоимость производства и повысить потребительские свойства ангидритового вяжущего.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения ангидритового вяжущего, заключающемся в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку, подвергают измельчению, в качестве фторангидрита используют гранулированный фторангидрит, в качестве добавки - ускоритель схватывания при следующем соотношении, в мас.%: гранулированный фторангидрит 100 и сверх 100% нейтрализатор 8-15, ускоритель схватывания 1-1,5, указанную смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице, а затем повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе, после чего полученное ангидритовое вяжущее разделяют на фракции менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм. В качестве нейтрализатора можно использовать дробленый известняк с размерами частиц не более 1 мм или карбидный ил - отход производства ацетилена или негашеную известь, в последнем случае используют также отработанную аккумуляторную кислоту с концентрацией не менее 10 мас.% для повышения марочности вяжущего. В качестве ускорителя схватывания можно использовать смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов. При измельчении в шаровой мельнице вводят сульфонол или волгонат в количестве до 0,02 мас.%

Сущность изобретения.

Смешивают в соотношении (мас.%) 100:(8-15):(1-1,5) гранулированный фторангидрит с размерами кусков до 50 мм, дробленый известняк, в частности отходы производства извести и керамики, с размерами частиц до 1,0 мм, и измельченный ускоритель схватывания. В качестве ускорителя схватывания используют высушенную смесь раствора отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и раствора отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов, либо соль одновалентного металла. Эту смесь сначала измельчают на шаровой мельнице, затем подвергают повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе. После этого, при помощи тканевого фильтра и циклонов с осадительными камерами порошок ангидритового вяжущего разделяют на фракции: менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм. При необходимости в сырьевую смесь на стадии помола вводят добавки, повышающие водостойкость и марочность вяжущего.

Далее сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены основные стадии технологического процесса получения ангидритового вяжущего.

Пример осуществления изобретения

В соответствии с технологической схемой получения ангидритового вяжущего, изображенной на чертеже, сначала приготавливают сырьевую смесь из ангидритового сырья 100 мас.% и сверх 100% нейтрализатора-известняка 15 и ускорителя схватывания - смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов 1,5. В качестве ангидритового сырья берут сульфаткальциевые отходы фтороводородного производства - гранулированный кристаллический фторангидрит с размерами гранул до 50 мм. Фторангидрит имеет следующий химический состав, мас.%:

CaSO₄ намертво обожженный96,7-68,4CaSO₄ водорастворимый2,0-18,0H₂SO₄0,8-10,0CaF₂0,5-3,0Са(SO₃Р)₂до 0,6

В качестве нейтрализатора помимо известняка с размером частиц менее 1 мм можно использовать, в частности, отходы производства извести и керамики - дробленый известняк с размерами частиц менее 1,0 мм, или карбидный ил (гашеная известь с примесями угля, воды и адсорбированного на угле карбида кальция). Содержание минеральных компонентов известняка, мас.%:

СаСО₃92,5MgCO₃1,5Нерастворимый в HCl остаток8,0

Кроме того, нейтрализаторами могут служить негашеная известь, цемент или цементная пыль, обезвоженный карбидный ил, металлургический шлак и другие сыпучие щелочесодержащие материалы.

В качестве ускорителя схватывания применяют смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов. В то же время ускорителем схватывания могут являться кристаллические соли одновалентных металлов.

В случае необходимости для повышения водостойкости вяжущего в вышеуказанную смесь на стадии помола вводят сульфонол или волгонат в количестве 0,02%, а для повышения его марочности - отработанную аккумуляторную кислоту концентрацией не менее 10 мас.% (однако в этом случае в качестве нейтрализатора следует использовать негашеную известь).

Вышеуказанные компоненты сырьевой смеси в составе фторангидрита, известняка и ускорителя схватывания смешивают в бункере-смесителе и измельчают в шаровой мельнице. Полученный измельченный материал подвергают тонкому повторному измельчению и интенсивному перемешиванию в мельнице ударно-центробежного типа, в частности в дезинтеграторе. В процессе измельчения сырьевой смеси происходят следующие химические реакции:

Са(ОН)₂+H₂SO₄=CaSO₄+2H₂O

СаСО₃+H₂SO₄=CaSO₄+Н₂O+СО₂

Ca(SO₃F)₂+2Н₂O=CaSO₄+Н₂SO₄+2HF

2HF+СаСО₃=CaF₂+H₂O+CO₂

Тонкоизмельченное и тщательно перемешанное вяжущее по трубопроводу направляют в систему пылеулавливания, где его с помощью пылеосадительной камеры, циклона и тканевого фильтра разделяют на фракции: более 80 мкм, 40-80 мкм и менее 40 мкм.

Фракцию вяжущего с размерами частиц более 80 мкм используют при изготовлении шлакоблоков, приготовлении штукатурных растворов и других строительных изделий, фракцию от 40 до 80 мкм - для получения шпаклевок, а фракцию менее 40 мкм - для получения пигментов и красок.

Полученное вяжущее соответствует по свойствам требованиям ГОСТа и имеет марку по прочности на сжатие не ниже 200, использование сульфонола или волгоната в количестве 0,02% позволяет повысить водостойкость вяжущего на 15-17%.

Предложенное изобретение позволяет утилизировать промышленные отходы, в частности фторангидрит, мелкую фракцию известняка при производстве извести, отработанные реагенты аккумуляторов и др.;

- исключить операцию тепловой обработки безводного гипса;

- получать ангидритовое вяжущее широкого спектра применения с более высокими потребительскими свойствами и относительно низкой стоимостью.

Изобретение относится к производству ангидритового вяжущего и может найти применение для получения ангидритового вяжущего из кислого сульфат-кальциевого отхода фтороводородного производства фторангидрита. Технический результат - усовершенствование технологии получения вяжущего, использование в качестве сырьевых компонентов промышленных отходов, получение вяжущего широкого спектра применения, снижение себестоимости производства и повышение потребительских свойства ангидритового вяжущего. В способе получения ангидритового вяжущего, заключающемся в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку, подвергают измельчению в качестве фторангидрита, используют гранулированный фторангидрит, в качестве добавки - ускоритель схватывания при следующем соотношении, в мас.%: гранулированный фторангидрит 100 и сверх 100% нейтрализатор 8-15 и ускоритель схватывания 1-1,5, указанную смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице, а затем повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе, после чего полученное ангидритовое вяжущее разделяют на фракции менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм. В качестве нейтрализатора можно использовать дробленый известняк - виде отхода производства извести и керамики с размерами частиц не более 1 мм или карбидный ил - отход производства ацетилена или негашеную известь, в последнем случае используют также отработанную аккумуляторную кислоту с концентрацией не менее 10 мас.% для повышения марочности вяжущего. В качестве ускорителя схватывания можно использовать смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов. При измельчении в шаровой мельнице вводят сульфонол или волгонат в количестве до 0,02 мас.%. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения ангидритового вяжущего, заключающийся в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку, подвергают измельчению, отличающийся тем, что в качестве фторангидрита используют гранулированный фторангидрит, в качестве добавки - ускоритель схватывания при следующем соотношении, мас.%:

Гранулированный фторангидрит 100

и сверх 100%

Нейтрализатор 8-15

Ускоритель схватывания 1-1,5

указанную смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице, а затем повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе, после чего полученное ангидритовое вяжущее разделяют на фракции менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм.