Способ получения комплексной добавки для бетонной смеси Советский патент 1991 года по МПК C04B24/00 

Изобретение относится к химическим добавкам для регулирования свойств бетонных смесей и бетонов и может быть использовано в лесохимической промышленности при переработке живицы.

Цель изобретения - повышение стабильности добавки и исключение загрязнения окружающей среды.

Для приготовления комплексной добавки используют жидкие отходы канифольно-терпентинного производства в виде водно-грязевого отстоя, гидроокиси натрия и калия, лигносульфонаты технические, фосфат натрия.

Водно-грязевой отстой канифольно- терпентинного производства (КТП), который является сырьем для получения основного компонента комплексной добавки для бетонной смеси, содержит смоляные кислоты (канифоль), терпе- новые углеводороды и спирты (скипидар), фосфаты, катамин АБ и продукты его взаимодействия со смоляными кислотами и лигносульфонатами, остатки стимуляторов подсочки (серная кисло05

1

ОЭ

со

4

та, каустик, хлорная известь, сульфитно-спиртовая барда, компоненты дрожжей и т.д.), а также водорастворимые вещества живицы -белки, таннины углеводы и др. Причем качественный и количественный состав отстоя непостоянный и зависит от места и способа заготовки живицы, ее природы, технологии ведения процесса переработки живицы.

Комплексная добавка для бетонной смеси представляет собой сложную термодинамически неустойчивую коллоидную систему, в которой присутствуют натриевые (калиевые) соли смоляных кислот, гидрооксид и фосфат натрия, лигносульфонаты, а также другие растворимые в воде неорганические (серная кислота, хлорная известь и др.) и органические остатки стимуляторов , катамина АБ и продукты его взаимодействия, углеводы, белки, теннины и др. примеси живицы. Стабильность же такой системы, как известно, существенно зависит от состава среды, ее кислотности, наличия способствующих коагуляции коллоидных частни примесей, в частности бел- - ков и т.д. При получении комплексной добавки по известному способу, где количество необходимой для омы- ленич щелочи ограничивается по кислотному числу, а упаривание - температурой 100-105°С не всегда создается требуемгя для получения стабильной коллоидной системы среда, так как возможно образование избыточных ионов и остаются неразрушенными органические вещества, способствующие нарушению стабильности продукта.

Образующиеся при упаривании по известному способу пары конденсируют- с.я, а люда присутствия в ней скипидара опадает высоким ХПК и загрязняет окружающую среду, требуя дорогостоящей очистки.

При реализации предлагаемого способа жидкие отходы канифольно-терпен- тинного производства обрабатывают щелочью до рН 9-10, омыленную массу стабилизируют при 130-170°С (давление 0,4-0,8 МПа) с одновременной отгонкой избытка воды и скипидара. Упаривание в этих условиях ведут до тех пор, пока остаток не будет содержать 20-60% сухих веществ. Остаток после упаривания смешивают с целевыми добавками - техническими лигносульJ

фонатами, гидроксидом и фосфатом натрия, а образующуюся пароскилидарную смесь направляют на плавление живицы в качестве острого пара в том же процессе переработки живицы, где получаются жидкие отходы (водно-грязевой отстой), используемый для получения комплексной добавки.

От рН комплексной добавки зависит ее стабильность и в заявленных пределах рН она всегда является однородной устойчивой массой, так как основной компонент ее - натриевые (калиевые) соли смоляных кислот как соль слабой кислоты и сильного основания имеет рН перехода в области 9-10. При рН больше 10 и меньше 9 происходит коагуляция коллоидного раствора из-за

появления избытка положительных (Н-О) или отрицательных (ОН) ионов. Смесь натриевых (калиевых) солей смоляных кислот и едкого натра обладает свойствами буферной смеси, а

буферная емкость ее такова, что необходимое для образования комплексной добавки введение едкого натра, технических лигносульфонатов и фосфата натрия не приводит к изменению первоначального значения рН среды, а именно 9-10.

Стабилизации комплексной добавки способствует также ее нагревание при 130-170 С, так как в этом интервале

35

40

45

50

температур происходит разложение или видоизменение присутствующих в ней органических примесей, привносимых с живицей.Температура выше 170°С нежелательна по энергетическим соображениям, а ниже 130 С - не приводит

к необходимому эффекту - стабилизации продукта. Получаемый при этом пар (смесь паров воды и скипидара) с высокими параметрами позволяет вернуть его в процесс переработки живицы на ее плавление в качестве острого пара, получаемого ранее специально из чистой воды, и исключить потери скипидара.

Пример 1.В реактор, снабженный мешалкой, обратным холодильником и„рубашкой для обогрева, загружают 130 кг жидких отходов КТП. Содержимое реактора нагревают до 80°С и при постоянном перемешивании доэи- руют едкий натр. Омыление ведут до рН раствора 9, при этом масса израсходованного на реакцию едкого натра сост -.шяет 4 кг. Омыленный раствор

направляют в выплрнои аппарат, где при 130° С и давлении 0,4 МПа (4 атм) нагревают его до тех пор, пока массовая доля сухих веществ в остатке не будет 30%. Образующуюся при этом па- роскипидарную смесь (100 кг) с температурой 130 С и давлением 0,4 МПа подают на плавление живицы. Сточной воды не образуется. Кубовый остаток (34 кг) охлаждают до 80 С и добавляют 1,0 кг технических лигносульфона- тов (ЛСТ), 0,3 кг гидрооксида натрия и 1,0 кг фосфата натрия. Смесь тщательно перемешивают в течение 1 ч. Полученный готовый продукт - комплексная добавка для бетонной смеси - имеет следующие показатели качества: однородная подвижная масса темно-коричневого цвета, расслаивания или выпадения осадка не наблюдается; пено- образование 80 мл/ стойкость образующейся пены 130 мин.

П р и м е р 2. Все как в примере 1, но омыление ведут едким кали до рН раствора 10,0, при этом масса едкого кали составляет 5,6 кг. Нагревание осуществляют при температуре 170°С и давлении 0,8 МПа. Получают 111,6 кг пароскипидарной смеси с параметрами 170°С и 0,8 МПа, которую подают на плавление живицы. Сточной воды не образуется. В кубовый остаток от выпаривания (24 кг с массовой долей сухих веществ 50%) добавляют после охлаждения 1,2 кг ЛСТ, 0,3 кг гидрооксида натрия и 1,1 кг фосфата натрия, и перемешивают в течение 1 ч.

Полученная комплексная добавка имеет следующие показатели качества: однородная вязкая пастообразная масса темно-коричневого цвета; пенооб- разование 120 мл; стабильность образующейся пены 60 мин.

Пример 3. Все как в примере 1, но омыление ведут при ЮО°С до рН раствора 9,5 (при этом на омыление пошло 4,3 кг едкого натра), а нагревают при температуре 160°С и давлении 0,6 МПа. Полученную пароски- пидарную смесь (83 кг) с параметрами 160°С и 0,6 МПа -используют для плавления живицы. Сточной воды не образуется. Кубовый остаток (51 кг с массовой долей сухих веществ 20%) после охлаждения смешивают с 1 кг ЛСТ, О,3 кг гидрооксида натрия и 1 кг фосфата натрия. Полученная комплексная добавка имеет следующие показа6716346

теля качества: жидкая, однородная, подвижная масса темно-коричневого цвета; расслаивания или выпадения осадка не наблюдается; пенообразова- ние 90 мл; стабильность образующейся пены 58 мин.

П р и м е р 4. Все как в примере 1, но омыление ведут до рН раствора JQ 9,5, при этом масса едкого натра составляет 4,5 кг. Нагревание осуществляют при 170°С и давлении 0,8 МПа Получают 114 кг пгроскипидарной смеси с параметрами 170°С и 0,8 МПа, кото- 15 РУю подают на плавление живицы. Сточной воды не образуется. В кубовый остаток от выпаривания (21,6 кг с массовой долей сухих веществ 60%) добавляют после охлаждения 1 кг ЛСТ, 20 0,4 кг гидроокиси натрия и 1 кг фосфата натрия. Смесь перемешивают в течение 1 ч и готовую добавку сливают. При приготовлении рабочего раствора (5%-ного) добавки выпадения какого- 25 либо осадка или расслоения не наблюдается.

Полученная комплексная добавка имеет следующие показатели качества: однородная вязкая пастообразная мае - 30 са почти черного цвета; пенообразо- вание 100 мл; стойкость образующейся пены 90 мин.

П р и м е р 5 (по известному способу) . В реактор с мешалкой, обрат- 2 ным холодильником и рубашкой для обогрева загружают 130 кг жидких отходов КТП (кислотное число этих отходов 31 мг КОН/г). Содержимое реактора нагревают до 90 С и при постоян- 40 ном перемешивании дозируют 3 кг (рассчитанное по кислотному числу количество) едкого натра. Продолжительность омыления 1 ч. Омыленный раствор далее упаривают при ЮО-105°С 45 и атмосферном давлении. Отгоняющиеся при этом пары воды и скипидара конденсируются в холодильнике. Получающийся конденсат (108 кг) - сточная вода, является загрязненным 50 (ХПК 3400 мг/л, БПК5 920 мг/л) и его направляют на сжигание. Кубовый остаток (25 кг с массовой долей сухого вещества 40%) смешивают с 0,9 кг СДБ, 0,3 кг гидрооксида натрия и 55 0,9 кг фосфата натрия.

Полученная комплексная добавка имеет следующие показатели качества: густая подвижная масса темно-коричневого цвета при охлаждении наблюдается выпадение вязкого смолистого осадка, нерастворимого в воде| пено- образование 40 мл (низкое); стабильность образующей:я пены 85 мин.

П р и м е р 6 (по известному способу) . Все как в примере 4, но добавляют 5 кг щелочи (кислотное число отходов 52 мг КОН/г) и процесс омыления ведут в течение 2 ч. При этом образуется 103 кг загрязненной сточной воды, 30 кг кубового остатка с массовой долей сухого вещества 40%. Кубовый остаток смешивают с 1,2 кг СДБ, 0,4 кг гидрроксида натрия и 1,2 кг фосфата натрия

Полученная комплексная добавка имеет хорошую пенообразующую способность (120 мл), но низкую стабильность образующейся пены (20 мин). По внешнему виду это густая подвижная масса темно-коричневого цвета. Наблюдается расслоение - образуется сахаристый осадок.

Таким образом, предлагаемый способ получения комплексной добавки в бетонную смесь имеет преимущества перед известным способом. Во-первых, стабилизируется качество добавки, улучшаются ее потребительские свойства, что, в конечном итоге, повышает технологичность изготовления по- ризованных бетонов. Во-вторых, суще

0

5

0

ственным преимуществом предлагаемого способа является возможность решения экологической проблемы: исключение загрязнения окружающей среды за счет использования в качестве сырья жидких отходов КТП и ликвидации сточных вод, которые ранее подлежали сжиганию или сбросу в отвал.

Формула изобретения

Способ получения комплексной добавки для бетонной смеси, включающий омыление жидких отходов канифольно- терпентинного производства, содержащих смоляные кислоты, гидроокисью натрия или калия, упаривание омыленного раствора и смешение его с техническими лигносульфонатами в количестве 2,5-7,5%, гидроокисью натрия в количестве 0,8-3,5% и фосфатом натрия в количестве 4,7-11,0% от массы добавки, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности добавки и исключения загрязнения окружающей среды, омыление ведут до рН 9-10, упаривание проводят при температуре 130-170°С и давлении 0,4-0,8 МПа до содержания сухих веществ 20-60%, а образующийся пар направляют на плавление живицы в кани- фольно-терпентинном производстве.

Изобретение относится к химическим добавкам для регулирования свойств бетонных смесей и бетонов и может быть использовано в лесохимической промышленности при переработке живицы. Цель изобретения - повышение стабильности добавки и исключение загрязнения окружающей среды. В процессе обработки жидкие отходы канифольно-терпентинного производства омыляют гидроокисью натрия или калия до PH 9,0 - 10,0 при 80 - 100°С, затем полученный продукт упаривают при 130 - 170°С и давлении 0,4 - 0,8 МПа до концентрации сухих веществ 20 - 60%. Образующийся при этом острый пар направляют на плавление живицы. После упаривания производят смешение отхода с остальными компонентами комплексной добавки при их соотношении (по сухому веществу), мас.%: омыленный жидкий отход канифольно-терпентинного производства 78,0 - 92,0

гидроокись натрия 0,8 - 3,5

технические лигносульфонаты 2,5 - 7,5

фосфат натрия 4,7 - 4,0. Полученная добавка не расслаивается в процессе хранения, стойкость образующейся пены 60 - 130 мин.