СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МОДИФИЦИРОВАННОГО ЦИТРОГИПСА И СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК C04B28/14 C04B14/04 C04B18/04 C04B40/00 C04B11/02 C04B111/20 

Настоящее изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при производстве гипсовых изделий.

Известен способ и состав для изготовления гипсовых изделий, при этом влажный природный двуводный гипс или цитрогипс смешивают с серной кислотой, а затем последовательно с сухой негашеной известью и водой затворения, затем полученную сырьевую смесь прессуют с одновременным удалением избытка воды затворения (Патент RU №2132310 С1, опубликовано 27.06.1999).

Недостатком данного способа является сложность процесса изготовления изделий, высокие затраты на их производство, а также низкая водостойкость изделий, невысокая прочность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип является состав и способ изготовления гипсовых изделий заключающийся в том, что используют вспученный перлит (мелкий заполнитель) с размером гранул 75-100 мкм, который предварительно насыщают водой, отфильтровывают воду, не удерживаемую гранулами вспушенного перлита, смешивают водонасыщенный перлит с гипсом, подают полученную смесь в пресс-форму для дальнейшего прессования и прессуют при давлении не менее 10 МПа. (Патент RU №2525412 С1, опубликовано: 10.08.2014 Бюл. №22).

Основными недостатками данного состава и способа являются низкая прочность высокое водовяжущее (водогипсовое) соотношение; наличие дополнительных операций, связанных с необходимостью водонасыщения и фильтрации воды из перлита. Также, при данном технологическом решении сложно обеспечить постоянное водогипсовое соотношение, это связано с пренебрежением весом перлита, а также с тем, что фильтрация не обеспечивает полное удаление воды с поверхности перлита и при его дозировании свободная влага будет оставаться на всем оборудовании, задействованном в данной операции. Колебание водогипсового отношения негативно отражается на обеспечении постоянства прочностных характеристик конечных изделий.

Изобретение направлено на повышение прочности изделий из модифицированного цитрогипса.

Это достигается тем, что сырьевая смесь для изделий из модифицированного цитрогипса содержит вяжущее, мелкий заполнитель и воду, при этом в качестве вяжущего используется модифицированное гипсовое вяжущее, полученное обжигом цитрогипса, состава, масс. % СаО - 29,7-31,5, SO₃ - 44,0-45,5, SiO₂ - 0,3-1,2, MgO - 0,1-0,4, п.п.п. - остальное, во вращающейся печи при температуре 120-140°С, с удельной поверхностью 600-650 м²/кг, в качестве мелкого заполнителя - отход производства перлита - перлитовая пыль с размером гранул 5-100 мкм, насыпной плотностью - 75 кг/м³ при следующих массовых соотношениях, %:

модифицированный цитрогипс - 83; перлитовая пыль - 1,5; вода - 15,5.

Способ изготовления гипсового камня, включает приготовление формовочной массы, формование, распалубку, при этом приготовление формовочной массы осуществляется в следующей последовательности: смешивание перлита с водой, введение модифицированного цитрогипса, перемешивание, формование в пресс-формах под давлением 10 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 сек.

Характеристики используемых материалов.

1. Вяжущее - модифицированный цитрогипс с удельной поверхностью 600-650 м²/кг.

Вяжущее (модифицированный цитрогипс), получаем путем обжига во вращиющихся печах при 120-140°С продукта биохимического синтеза лимонной кислоты (цитрогипс). Химический состав цитрогипса представлен в таблице 1.

Для сравнения химический состав природного гипса представлен в таблице 2.

2. Перлитовая пыль с насыпной плотностью - 75 кг/м³; с размером гранул 5 до 100 мкм.

3. Вода ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия».

Разработанные составы сырьевой смеси и прочностные показатели исследуемого состава изделий и прототипа приведены в таблице 3.

Пример (таблица 3): перлитовую пыль в количестве 1,5% массе смешивают с водой, взятой в количестве 15,5% по массе. Количество воды должно обеспечивать водовяжущее соотношение - 0,18-0,19. Далее вводится вяжущее в количестве 83% по массе и перемешивается. После чего полученная формовочная масса направляется в пересс-форму и производится прессование под давлением 10 МПа, длительность выдерживания под указанным давлением составляет 30 секунд.

Разработанный способ изготовления изделий из модифицированного цитрогипса, при предлагаемом соотношении компонентов и высокая удельная поверхность модифицированного цитрогипса способствует росту числа контактов между частицами вяжущего, при этом низкое водовяжущее отношение (вода берется в количестве достаточном для протекания химических реакции) минимизирует число пор, образующихся при испарении избыточной влаги и количество вовлеченного воздуха, что в совокупности способствует росту прочности конечных изделий.

Высокая удельная поверхность модифицированного цитрогипса в совокупности с предлагаемым способом способствует росту числа контактов между частицами вяжущего, при этом низкое водовяжущее отношение (вода берется в количестве достаточном для протекания химических реакции) минимизирует число пор, образующихся при испарении избыточной влаги и количество вовлеченного воздуха, что в совокупности способствует росту прочности конечного изделия.

Предварительное смешение перлитовой пыли с водой облегчает перемешивание и получение однородной формовочной массы без комков, а также способствует равномерному распределению влаги по всему объему.

Прочность полученных изделий после формования составляет 2-2,5 МПа, что существенно снижает количество брака, образующегося на данной стадии производства изделий, а также дает возможность выпуска многопустотных изделий. Прочность изделий через 1 сутки составляет 15-20 МПа.

Себестоимость модифицированного цитрогипса, используемого для получения разработанных составов в два раза ниже в сравнении со строительным гипсом из природного сырья, что способствует снижению себестоимости конечных изделий, а также позволяет значительно снизить нагрузку на окружающую среду за счет вовлечения в процесс производства техногенного сырья - отходов биохимического синтеза лимонной кислоты и отходов производства перлита.

Применение указанного давления (10 МПа) и режима формования изделий способствует уменьшению износа оборудования, снижению энергетических затрат, а также металлоемкости производства за счет замены металлических форм на пластиковые, применение которых позволяет получить изделия с более качественной поверхностью.

Исключение операции водонасыщения и фильтрации воды из перлита существенно сократит длительность процесса производства и повысить оборачиваемость форм.

Настоящее изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при производстве гипсовых изделий. Технический результат-повышение прочности изделий из модифицированного цитрогипса. Сырьевая смесь для изделий из модифицированного цитрогипса содержит вяжущее, мелкий заполнитель и воду, при этом в качестве вяжущего используется модифицированное гипсовое вяжущее, полученное обжигом цитрогипса, состава, масс. %: СаО - 29,7-31,5, SO₃ - 44,0-45,5, SiO₂ - 0,3-1,2, MgO - 0,1-0,4, п.п.п. - остальное, во вращающейся печи при температуре 120-140°С, с удельной поверхностью 600-650 м²/кг, в качестве мелкого заполнителя - отход производства перлита - перлитовая пыль с размером гранул 5-100 мкм, насыпной плотностью - 75 кг/м³ при следующих массовых отношениях, %: модифицированный цитрогипс - 83; перлитовая пыль - 1,5; вода - 15,5. Способ изготовления изделий включает смешивание перлитовой пыли с водой, введение модифицированного цитрогипса, перемешивание, формование в пресс-формах под давлением 10 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 с. 2 н.п. ф-лы, 3 табл.

1. Сырьевая смесь для изделий из модифицированного цитрогипса, содержащая вяжущее, мелкий заполнитель и воду, отличающаяся тем, что в составе сырьевой смеси используется модифицированное гипсовое вяжущее, полученное обжигом цитрогипса, состава, масс. %: СаО - 29,7-31,5, SO₃ - 44,0-45,5, SiO₂ - 0,3-1,2, MgO - 0,1-0,4, п.п.п. - остальное, во вращающейся печи при температуре 120-140°С, с удельной поверхностью 600-650 м²/кг, в качестве мелкого заполнителя - отход производства перлита - перлитовая пыль с размером гранул 5-100 мкм, насыпной плотностью - 75 кг/м³ при следующих массовых соотношениях, %:

модифицированный цитрогипс 83 перлитовая пыль 1,5 вода 15,5

2. Способ изготовления изделий из модифицированного цитрогипса по п. 1, включающий приготовление формовочной массы, формование, распалубку, отличающийся тем, что приготовление формовочной массы осуществляется в следующей последовательности: смешивание перлитовой пыли с водой, введение модифицированного цитрогипса, перемешивание, формование в пресс-формах под давлением 10 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 с.