Способ получения гранул и изделий из скопа Российский патент 2017 года по МПК C04B14/02 C04B18/24 C04B38/00 

Изобретения относятся к технологии получения строительных материалов, а именно к изготовлению гранул и изделий из скопа - отхода целлюлозно-бумажного производства.

Известен способ изготовления гипсоволокнистых изделий, при котором происходит смешение гипсосодержащего и волокнистого компонентов, формирование под вакуумом, прессование и сушка изделия в 2 этапа - вначале при 120-130°C и давлении 0,5 МПа в течение 30 мин, а затем при 150-160°C до остаточной влажности не выше 12%. При этом в качестве сырьевых компонентов используют гипсовый шлам производства молочной кислоты и осадок после брожения - также отход производства молочной кислоты, а также опилки или скоп в соотношении 1:3:6 по массе в пересчете на сухое вещество (RU 2095328, МПК C04B 28/14, B32B 13/08, опубл. 10.11.1997).

Недостатком данного изобретения является большие энергозатраты на производство изделий.

Известен способ изготовления скопогипсовых изделий, при котором влажный скоп предварительно гранулируют, дозируют, а затем смешивают с гипсовым вяжущим, после чего происходит укладка смеси в форму, уплотнение, выдержка до набора распалубочной прочности под пуансоном, распалубка и сушка изделий (SU 1834801, МПК B28B 1/52, C04B 28/14, опубл. 15.08.1993). Данное изобретение является наиболее близким аналогом как способа изготовления гранул из скопа, так и способа изготовления изделий из скопа.

Недостатками данного изобретения являются повышенный расход вяжущего, так как при перемешивании предварительно сгранулированного и отдозированного скопа в лопастном смесителе с вяжущим вяжущее неравномерно распределяется по поверхности гранул, а его излишки остаются в межзерновом пространстве, что ведет к увеличению расхода вяжущего, также недостатками изобретения являются сложность технологии изготовления изделий из скопа и сужение вариантов использования скопа в производстве строительных материалов из-за применения в качестве вяжущего материала только гипса.

Предлагаемые изобретения направлены на достижение технического результата, заключающегося в упрощении технологии изготовления изделий из скопа.

Задача решается за счет того, что для изготовления гранул из скопа влажный скоп гранулируют, перемешивают с вяжущим веществом, при этом технологический процесс гранулирования скопа происходит одновременно с процессом перемешивания скопа с вяжущим веществом в одном агрегате-грануляторе, методом окатывания с опудриванием гранул скопа вяжущими веществами. В предлагаемом способе, за счет операции окатывания, гранулы имеют форму, максимально приближенную к шару, у данного геометрического тела отношение поверхности к объему минимальное, что попутно приводит к уменьшению расхода вяжущего на поверхности гранул.

Задача также решается за счет того, что для изготовления изделий из скопа влажный скоп гранулируют, перемешивают с вяжущим веществом, укладывают смесь в форму, уплотняют, выдерживают до набора распалубочной прочности, производят распалубку, при этом выдержку до набора распалубочной прочности осуществляют не под пуансоном, скоп при этом должен иметь в своем составе глины более 15%.

В способе изготовления гранул из скопа, а при необходимости и в последующем технологическом переделе - прессовании из гранул изделий, в качестве вяжущего вещества может использоваться гипс, портландцемент, известь, глиняный порошок, что увеличивает количество вариантов использования скопа в производстве строительных материалов.

В предлагаемом способе изготовления гранул не используют дополнительно к гранулятору отдельный смеситель и передаточные механизмы между ними, за счет чего происходит экономия производственных площадей, уменьшение передаточных механизмов, уменьшение количества основного технологического оборудования. Совмещение операций по гранулированию и перемешиванию скопа с вяжущим веществом в одном агрегате упрощает технологию.

В способе получения гранул из скопа в предлагаемых грануляторах, в которых кроме грануляции в данной единице оборудования присутствует параллельный процесс перемешивания гранул с вяжущим, происходит более эффективное и равномерное перемешивание гранул скопа с вяжущим, чем в технологии прототипа, в которой процесс грануляции производится в одном оборудовании, а перемешивание полученных гранул с вяжущим в другом оборудовании, при этом процесс разрушения и слипания друг с другом полученных неокрепших гранул происходит не только в смесителе, но и при их перевалке из гранулятора в смеситель. В предлагаемых, например, тарельчатых, барабанных, скоростных или вибрационных грануляторах происходит постоянное увеличение количества гранул с уменьшением их размера и доведением их поверхности до формы, близкой к шарообразной, за счет процесса их окатывания, при этом параллельно вяжущее вещество в виде опудривателя размещается тонким слоем только на поверхности гранул, тогда как в технологии прототипа при перемешивании уже готовых влажных пластичных гранул из скопа, имеющих низкую поверхностную прочность, с вяжущим в лопастном смесителе будет происходить процесс слипания части гранул и менее равномерное распределение вяжущего по поверхности гранул, также часть вяжущего окажется не перемешанным с гранулами, соответственно, гранулы скопа с вяжущим по размеру и их форме будут представлять из себя разнородную, как правило, с крупными и мелкими гранулами разной формы структуру, в которой вяжущее будет распределено неравномерно на поверхности гранул, в отличие от однородной структуры, полученной на грануляторе с функцией опудривания гранул вяжущим и состоящей из близких по размеру гранул шарообразной формы и равномерно распределенного на их поверхности вяжущего. Например, это автоматически ведет к уменьшению прочности изделий, отпрессованных из разнородных по крупности гранул в технологии прототипа. Потерю данной величины прочности можно ликвидировать только за счет увеличения расхода вяжущего.

В грануляторе скоп распадается на небольшие кусочки, которые постепенно принимают сферическую форму, на поверхности этих гранул образуется слой из вяжущего материала - опудривателя, который придает гранулам поверхностную прочность, которая позволяет полученным гранулам сохранить свою форму и размер на последующих технологических этапах при транспортировке гранул, обеспечивает их хранение в промежуточных бункерах, например перед сушкой гранул, или перед их дозировании перед прессованием в изделия. Гранулы, полученные методом окатывания, имеют плотную и правильную шарообразную поверхность, на которой отсутствуют трещины, углубления и местные выступы. Отсутствие шероховатой поверхности, а также шарообразная форма гранул, которая имеет наименьшее соотношение поверхности к объему, ведет к уменьшению их суммарной удельной поверхности и, соответственно, к уменьшению расхода опудривателя в виде вяжущего вещества, находящегося на поверхности данных гранул. При необходимости толщину слоя опудривателя на поверхности гранул и, соответственно, его расход, а также размер гранул можно регулировать, например путем увеличения или уменьшения влажности исходного скопа. На поверхности гранул, имеющих меньшую влажность, при грануляции методом окатывания, образуется более тонкий слой опудривателя, чем на поверхности гранул, имеющих большую влажность.

В зависимости от применяемого вяжущего вещества (опудривателя) и от требуемого размера гранул появляются варианты использования скопа в виде гранул с последующим их применением в качестве заполнителей для бетонов и растворов, или насыпной изоляции, в составе шихты керамических изделий, также в применении влажных гранул из скопа, опудренных вяжущим веществом, в слое основания дорожных конструкций, с их прессованием в построечных условиях дорожным катком с использованием продольных опалубочных бортов и последующей естественной сушкой.

В способе изготовления изделий из скопа выдержка до набора распалубочной прочности после уплотнения смеси происходит не под пуансоном, так как скоп, имеющий в своем составе более 15% глины, обладает пластическими свойствами, и смесь из гранулированного скопа за счет этого также имеет пластические свойства и не обладает ярко выраженной упругостью, поэтому выдержка под пуансоном при наборе прочности отпрессованными изделиями не требуется.

Пример

Для выполнения способа изготовления гранул и изделий использовался скоп Набережночелнинского картонно-бумажного комбината (КБК), химический анализ которого приведен ниже.

Хим. анализ скопа Набережночелнинского КБК:

Элементы % SiO₂ 30,71 TiO₂ 0,54 Al₂O₃ 21,40 Fe₂O₃ 1,23 CaO 5,73 MgO 1,38 Na₂O 0,13 K₂O 0,37 P₂O₃ 0,27 ппп 36,8

В скопе процентное содержание глины около 30%, бумажного волокна также около 30%.

На Набережночелнинском КБК скоп обезвоживают в двух вариантах на винтовых прессах до влажности 67-74% и на фильтр-прессах до влажности 78%.

Скоп Набережночелнинского КБК с влажностью 67-74%, обезвоженный именно на винтовом прессе, способен гранулироваться в тарельчатом, барабанном, скоростном или вибрационном грануляторе методом окатывания с одновременным опудриванием гранул вяжущим. Раздельное гранулирование и опудривание (перемешивание) способствует до опудривания слипанию гранул, что ведет к последующей потере прочности в отпрессованных из гранул изделиях из-за увеличения шага ячеистой структуры связующего. Также в смесителе будет происходить слипание гранул, их форма будет непредсказуемой из-за использования лопастного смесителя, лопасти которого будут размазывать влажный скоп, содержащий глину. При применении гипсового вяжущего желательно применять замедлитель схватывания. В качестве замедлителя схватывания можно применять дефекат - отход сахарной промышленности.

В качестве вяжущего (опудривателя) кроме гипса можно также применять портландцемент, известь, глиняные порошки. В зависимости от использования разных опудривателей готовые гранулы из скопа могут вводиться в керамику, применяться как насыпной материал, заполнитель в цементные композиции.

Для выполнения способа изготовления изделий скоп гранулируют и перемешивают с вяжущим веществом в грануляторе, полученную смесь укладывают в форму, уплотняют на прессе, либо на вальцах, либо на вибропрессе с пригрузом, либо на экструдере, затем выдерживают до набора распалубочной прочности не под пуансоном, так как скоп за счет содержания в своем составе глины более 15% имеет пластические свойства и не обладает упругостью, затем изделие извлекают из формы. Готовые изделия имеют плотность в зависимости от содержания вяжущего от 700 до 950 кг/м³. Данная технология работоспособна для состава скопа, аналогичного Набережночелнинскому КБК с содержанием глины не 4%, как у прототипа, а в его количестве более 15%.

Изобретения относятся к технологии получения строительных материалов, а именно к изготовлению гранул и изделий из скопа – отхода целлюлозно-бумажного производства. Технический результат заключается в упрощении технологии изготовления изделий из скопа. Способ изготовления гранул из скопа заключается в том, что процесс гранулирования скопа происходит одновременно с процессом перемешивания скопа с вяжущим веществом в одном агрегате–грануляторе методом окатывания с опудриваеним гранул скопа вяжущими веществами. 2 н. и 15 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления гранул из скопа, включающий следующие технологические процессы - гранулирование влажного скопа с вяжущим веществом, отличающийся тем, что процесс гранулирования скопа происходит одновременно с процессом перемешивания скопа с вяжущим веществом в одном агрегате-грануляторе методом окатывания с опудриванием гранул скопа вяжущими веществами.

2. Способ изготовления гранул из скопа по п. 1, отличающийся тем, что влажность скопа должна быть не более 74%.

3. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что процесс гранулирования скопа с вяжущим веществом с одновременным процессом перемешивания скопа может происходить в тарельчатом грануляторе.

4. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что процесс гранулирования скопа с вяжущим веществом с одновременным процессом перемешивания скопа может происходить в барабанном грануляторе.

5. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что процесс гранулирования скопа с вяжущим веществом с одновременным процессом перемешивания скопа может происходить в скоростном грануляторе.

6. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что процесс гранулирования скопа с вяжущим веществом с одновременным процессом перемешивания скопа может происходить в вибрационном грануляторе.

7. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего вещества используют гипс.

8. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 7, отличающийся тем, что гипс используют вместе с замедлителем схватывания.

9. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего вещества используют портландцемент.

10. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего вещества используют известь.

11. Способ изготовления гранул или изделий из скопа по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вяжущего вещества используют глиняные порошки.

12. Способ изготовления изделий из скопа, включающий гранулирование влажного скопа с вяжущим веществом, укладку смеси в форму, уплотнение, последующую выдержку до набора распалубочной прочности, распалубку, отличающийся тем, что выдержку до набора распалубочной прочности осуществляют не под пуансоном, при этом скоп должен иметь в своем составе глины более 15%.

13. Способ изготовления изделий из скопа по п. 12, отличающийся тем, что уплотнение смеси осуществляют на прессе.

14. Способ изготовления изделий из скопа по п. 12, отличающийся тем, что уплотнение смеси осуществляют на вальцах.

15. Способ изготовления изделий из скопа по п. 12, отличающийся тем, что уплотнение смеси осуществляют на вибропрессе с пригрузом.

16. Способ изготовления изделий из скопа по п. 12, отличающийся тем, что уплотнение смеси осуществляют на экструдере.

17. Способ изготовления изделий из скопа по п. 12, отличающийся тем, что гранулы можно подвергнуть прессованию в построечных условиях дорожным катком или виброплитой с использованием опалубочных бортов, с последующей естественной сушкой.