СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2007 года по МПК C04B11/02 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления форм в керамической, фарфоро-фаянсовой и других отраслях промышленности

Известен способ получения гипсового вяжущего, включающий гидротермальную обработку гипсового камня, сушку, дробление, отделение щебня фракции 3-10 мм, помол оставшейся части до удельной поверхности 2500-3500 м³/кг, смешивание полученного порошка со щебнем в соотношении 0,6-1,5 и тепловую обработку смеси в гипсоварочном котле при 120-140°С (авторское свидетельство СССР №1493632, 1987 г., Мл. C04B 11/00, опубликовано в бюл. "Открытия, изобретения" №26, 1989 г.).

Известно, что гидротермальную обработку осуществляют в демпфере, который как и гипсоварочный котел по структуре потоков реагирующих веществ является аппаратом смешения продуктов.

Аппараты смешения имеют существенный недостаток - наличие застойных зон, проскока и т.п., из-за которых неполностью протекают химические реакции, в данном случае дегидратации. Причем, если дегидратации подвергается мелкая фракция гипсового щебня, то в слое материала образуются достаточно обширные застойные зоны. С увеличением размера фракции (зерна) межзерновая пустотность увеличивается, снижается область застойных зон по структуре потоков реагирующих веществ, но зато фракции дегидратации затрудняются из-за увеличения диффузионного сопротивления, выход воды из центральной части зерна затрудняют слои из полугидрата или обезвоженного сульфата кальция.

В связи с этим в известном способе после гидротермальной обработки получают гипс фракции 50-100 мм, имеющий высокую неоднородность - от двуводного в центре зерна до обезвоженного на его поверхности. В процессе сушки химических реакций не происходит, удаляется только кристаллизационная вода с поверхности камня.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства гипсового вяжущего, включающий дробление гипсового камня, разделение гипсового щебня на фракции 0-25 и 25-50 мм, гидротермальную обработку фракции 25-50 мм с последующей ее сушкой и помолом (Балдин В.П. Производство гипсовых вяжущих материалов. М., Высшая школа, 1988, с.23-25).

Недостатком известного способа является низкое качество получаемого гипсового вяжущего, высокая неоднородность гипсового продукта по содержанию в вяжущем двугидрата и обезвоженного полугидрата сульфата кальция при смешивании фракции из-за наличия в аппарате смешения застойных зон, проскока и т.п., в результате которых неполностью протекают химические реакции, в данном случае дегидратации.

Неоднородность готового продукта приводит к сокращению сроков схватывания и увеличению объемного расширения гипсового вяжущего.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является повышение качества получаемого гипсового вяжущего путем повышения его однородности, содержащегося в нем обезвоженного полугидрата и двугидрата сульфата кальция, со снижением содержания двуводного сульфата кальция и, как следствие, увеличение сроков схватывания и снижения объемного расширения продукта.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе производства гипсового вяжущего, включающем дробление гипсового камня, разделение полученного гипсового щебня на фракции, гидротермальную обработку фракции гипсового щебня с последующей термообработкой и помолом, разделение гипсового щебня производят на фракцию 0-20 мм и фракцию 20-40 мм, затем гипсовый щебень фракции 20-40 мм подвергают в течение 5-6 часов гидротермальной обработке в интервале температур 120-150°С и давлений 1,1-1,5 атм, после чего гипсовый щебень фракции 20-40 мм смешивают с сырым гипсовым щебнем фракции 0-20 мм в соотношении соответственно (1-3):1 частей, термообработку полученной смеси осуществляют при температуре 120-150°С во вращающейся печи.

Способ осуществляют следующим образом.

Гипсовый камень с размером куска до 300 мм дробят в щековой дробилке и на грохоте разделяют на фракции 0-20 мм и 20-40 мм.

Щебень фракции 20-40 мм подвергают гидротермальной обработке в демпфере при температуре 150°С и давлении 1,1 атм в течение 6 часов.

После гидротермальной обработки гипсовый щебень фракции 20-40 мм смешивают с сырым гипсовым щебнем фракции 0-20 мм соответственно в соотношении (1-3):1.

Далее полученную гипсовую смесь подвергают термообработке во вращающейся печи в интервале температур 120-150°С в течение 40-45 мин.

Затем термообработанную гипсовую смесь измельчают до остатка на сите №2 не более 1%.

В предлагаемом способе производства гипсового вяжущего смешивание ранее подверженного гидротермальной обработке гипсового щебня фракции 20-40 мм перед термообработкой (обжигом) с сырым гипсовым щебнем фракции 0-20 мм способствует равномерному движению слоя гипсового щебня с постоянной скоростью по всей длине печи, равной скорости движения гипсового щебня фракции 20-40 мм. Гипсовый щебень фракции 20-40 мм является несущей средой для щебня фракции 0-20 мм, поэтому изменение поверхностных сил внутреннего взаимодействия между ее зернами не влияет на изменение движения всего слоя смеси гипсового щебня в аппарате смешения. Постоянная толщина слоя щебня и скорость его движения обеспечивают одинаковый подвод тепла к каждой частице слоя и, следовательно, обеспечивается более полное протекание процесса дегидратации. При смешении гипсового щебня фракции 20-40 мм с сырым гипсовым щебнем фракции 0-20 мм в соотношении (1-3):1 обеспечивается равномерное движение слоя щебня.

Постоянная толщина слоя гипсового щебня и скорость его движения в аппарате смешения, например демпфере, обеспечивают одинаковый, постоянный подвод тепла к каждой частичке щебня по толщине слоя и, следовательно, более полное протекание процесса дегидратации.

В таблице 1 приведены результаты сравнения показателей процесса получения гипсового вяжущего по предлагаемому и известному способу, принятому за прототип.

Таблица 1ПоказателиПредлагаемый способИзвестный способСоотношение щебня, по массе:      - фракции 20-40 мм11,31,150,92,41- фракции 0-20 мм111111Сроки схватывания, мин:      - начало787564- конец1112119108Объемное расширение, %0,140,130,140,170,150,22Водопоглощение изделия, %252826222415

Реализация способа позволяет получать формовочный гипс на количестве демпферов, в полтора раза меньшем, чем по известному способу, увеличить сроки схватывания вяжущего, а также интервал схватывания, снизить объемное расширение на 23-41%, увеличить водопоглощение изделий в 1,5-1,9 раза.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Определение из перечня аналогов наиболее близкого технического решения (прототипа) позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе производства гипсового вяжущего, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" заявителем проведен дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого.

Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем. В предлагаемом изобретении технический результат не определяется известным влиянием отличительных признаков и его нельзя было предсказать заранее, на основе сведений, содержащихся в уровне техники.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Критерий "промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемый способ производства гипсового вяжущего может быть успешно, с большой эффективностью использован на предприятиях промышленности строительных материалов для изготовления керамических и фарфоро-фаянсовых изделий.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления форм в керамической, фарфоро-фаянсовой и других отраслях промышленности. В способе производства гипсового вяжущего, включающем дробление гипсового камня, разделение полученного гипсового щебня на фракции, гидротермальную обработку фракции гипсового щебня с последующей термообработкой и помолом, разделение гипсового щебня производят на фракцию 0-20 мм и фракцию 20-40 мм, затем гипсовый щебень фракции 20-40 мм подвергают в течение 5-6 часов гидротермальной обработке в интервале температур 120-150°С и давлений 1,1-1,5 атм, после чего гипсовый щебень фракции 20-40 мм смешивают с сырым гипсовым щебнем фракции 0-20 мм в соотношении соответственно (1-3):1 частей по массе, далее осуществляют термообработку полученной смеси при температуре 120-150°С во вращающейся печи. Технический результат - повышение однородности гипсового вяжущего, снижение содержания в нем двуводного сульфата кальция, увеличение сроков схватывания и снижение объемного расширения. 1 табл.

Способ производства гипсового вяжущего, включающий дробление гипсового камня, разделение полученного гипсового щебня на фракции, гидротермальную обработку фракции гипсового щебня с последующей термообработкой и помолом, отличающийся тем, что разделение гипсового щебня производят на фракцию 0-20 мм и фракцию 20-40 мм, затем гипсовый щебень фракции 20-40 мм подвергают в течение 5-6 ч гидротермальной обработке в интервале температур 120-150°С и давлении в 1,1-1,5 атм, после чего гипсовый щебень фракции 20-40 мм смешивают с сырым гипсовым щебнем фракции 0-20 мм в соотношении соответственно (1-3):1 частей по массе, далее осуществляют термообработку полученной смеси при температуре 120-150°С во вращающейся печи.