СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПСОВОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2013 года по МПК C04B11/26 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий.

Известен способ производства вяжущих веществ на базе сульфатного сырья, в основном двуводного сульфата кальция CaSO₄ 2H₂O, основанный на технологии обжига этого сырья при 140-1000°C. На базе данной технологии производится строительный гипс, ангидритовый цемент и высокообжиговый гипс (эстрих-гипс). (Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. - М.: Стройиздат, 1986, 464 с.).

Недостатком известного способа является использование в качестве сырья природного гипсового камня - двуводного сульфата кальция, запасы которого ограничены, и высокая энергоемкость технологического процесса.

В качестве прототипа принят способ получения гипсового вяжущего на базе карбонатного сырья - шламового отхода, включающий нейтрализацию шламового отхода раствором серной кислоты, механоактивацию и его автоклавную обработку, причем в качестве шламового отхода используют шламовый отход химической подготовки воды на ТЭЦ (патент РФ №2200714, дата приоритета 23.04.2001, дата публикации 20.03.2003, авторы Сучков В.П. и Киушкин Э.В., RU, прототип).

Недостатком прототипа является то, что шламовый отход подготовки воды на ТЭЦ является карбонатным, поэтому требуется дополнительная операция по его нейтрализации серной кислотой, а последующая температурная обработка должна производиться в автоклаве, что усложняет технологию и требует больших энергозатрат.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат при производстве вяжущего на базе пылевидных фракций сульфатного сырья и утилизация отходов.

Для решения поставленной задачи в способе получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающем мехацоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, согласно изобретению, в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий сульфат кальция и имеющий следующий химический состав, %: ппп -21,12, SiO₂ - 0,05, Fe₂O₃ - 0,06, CaO - 32,0, MgO - 0,10, SO₃ - 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите №02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении.

Использование в качестве сырья для получения гипсового вяжущего шламового отхода от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащего сульфат кальция, обеспечивает новизну способу, позволяет упростить технологию производства вяжущего и снизить при этом энергозатраты, а также является важным экологическим аспектом, так как решается задача утилизации отходов.

Характеристики шлама от переработки катализаторов приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Химический состав шлама от переработки катализаторов Содержание оксидов, % ппп SiO₂ Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO SO₃ Na₂O Ka₂O NaCl 21,12 0,05 - 0,06 32,0 0,10 6,8 - - -

Таблица 2 Свойства шлама от переработки катализаторов Влажность, % Удельная поверхность, м²/кг Истинная плотность, кг/м³ Насыпная плотность, кг/м³ 20 320 2200 786

Данный шлам относится к сульфатным, так как по данным рентгеноструктурного и дифференциально-термического анализов в нем содержится до 80% сульфата кальция, что согласуется с требованиями ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов», содержание других соединений является незначительным.

Получение гипсового вяжущего, согласно изобретению, осуществляется следующим образом. Шлам - отход переработки катализаторов производства цветных металлов предварительно сушат в сушильном барабане до остаточной влажности 1-2%, затем производят помол в шаровой мельнице в течение 15-20 мин до остатка на сите №02 не более 2%. Термическая обработка гипсового вяжущего производится при атмосферном давлении и температуре 170-180°C в течение 1-2 час.

У полученного вяжущего определяли нормальную густоту гипсового теста по методу Суттарда и сроки схватывания на приборе Вика. Прочностные показатели определяли на образцах-балочках размером 4×4×16 см через два часа после формования.

Результаты исследования свойств гипсового вяжущего, полученного на основе шлама от переработки катализаторов представлены в табл.3.

Таблица 3 Свойства гипсового вяжущего, полученного на основе шлама переработки катализаторов Наименование показателей Значения показателей Фактические (по предлагаемому способу) По ГОСТ 125 -79* Тонкость помола (остаток на сите №02) 1,6 не более 2% (тонкий помол) Нормальная густота, % 65   Сроки схватывания, мин:     начало 6,5 Не ранее 2 конец 9,0 Не позднее 15 Предел прочности при изгибе, МПа 2,34 2,0 Предел прочности при сжатии, МПа 4,45 4,0 Марка гипсового вяжущего Г4 Г 2-Г 25

Таким образом, полученное вяжущее на базе шлама от переработки катализаторов соответствует требованиям ГОСТ по основным показателям и позволяет рекомендовать его к использованию взамен вяжущего, полученного на традиционном природном сырье.

Предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты на производство гипсового вяжущего на базе пылевидных фракций сульфатного сырья-шлама от переработки катализаторов за счет безавтоклавной термообработки и утилизировать отходы, улучшая при этом экологическую обстановку.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий. Способ получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающий механоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий следующий химический состав, %: ппп - 21,12, SiO₂ - 0,05, Fe₂O₃ - 0,06, CaO - 32,0, MgO - 0,10, SO₃ - 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите №02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении. Технический результат изобретения - улучшение экологической обстановки за счет утилизации отходов, а также снижения энергозатрат на производство вяжущего, возможность его использования в штукатурных растворах. 3 табл.

Способ получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающий механоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий следующий химический состав, %: ппп 21,12, SiO₂ 0,05, Fe₂O₃ 0,06, CaO 32,0, MgO 0,10, SO₃ 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите №02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении.