Способ изготовления пористо-пустотелых керамических изделий для биологической глубокой очистки сточных вод Советский патент 1992 года по МПК C04B38/00 C04B33/32 

работки в гранулах заканчивается процесс вспучивания, межгранульное пространство в закрытых формах изделий заполняется расплавом и образуется пористое монолитное тело, поддающееся распиловке. Таким образом, высокотемпературный обжиг осуществляется в две стадии в отдельных тепловых агрегатах.

Технология производства материала Зитан требует: необходимость строго кон- троля химического состава исходной шихты и прочие требования к полуфабрикату по гранулометрическому составу и форме зерен; высокие энергозатраты вследствие того, что высокотемпературный обжиг осуществляется в две стадии в отдельных тепловых агрегатах; использование высокотемпературных вентиляторов, имеющих не- большой срок службы; для создания материала с открытыми порами появляется необходимость в его распиловке, что значительно усложняет технологический процесс; сложное аппаратурное оформление технологического процесса, что приводит к его удорожанию.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления пористых крупноразмерных керамических изделий, включающий приготовление пластическим формованием грз- пул из глины диаметром 8-12 мм, послойную укладку пластом гранул высотой 60-80 мм в форму, определение температуры начала вспучивания и интерпала температуры вспучивания исходной глины, термообработку пласта путем нагрева, вспучивания и спекания с последующим охлаждением до 800-1000°С и дальнейшим снижением температуры до 70-80°С, при этом термообработку проводят с тремя изо- термическими аыдержками, первую из которых проводят при температуре начала вспучивания в течение 10-15 мин.

Недостатком указанного способа явля- ется то, что полученное по нему керамическое изделие обладает малой пористостью (20-50%), размер пор при этом составляет от нескольких микрон до 1-2 мм. Наличие угольной пыли повышает температуру ин- тервала вспучивания сырья и делает его не- стабильным, прочность изделий не превышает 0,25-0,46 МПа. Процесс очень сложен, требует увеличения энергозатрат и неуправляем по контролю за стеклообразо- ванием, особенно на двух последних стадиях обжига. Образованная стеклообразная масса обязательно закупорит в верхней части поры и при использовании полученных керамических изделий в очистных сооружениях потребуется дополнительная операция, а именно распиловка изделий на части.

Цель изобретения - сокращение энергозатрат и упрощение аппаратурного оформления при исключении пережога и растрескивания материала, повышение механической прочности и устойчивости к воздействию микроорганизмов и агрессивных сред.

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления пористо-пустотелых керамических изделий для биологической глубокой очистки сточных вод, включающем приготовление пластическим формованием гранул из глины диаметром 8-12 мм, послойную укладку пластом гранул высотой 60-80 мм в форму, определение температуры начала вспучивания и интервала температуры вспучивания исходной глины, термообработку пласта путем нагрева, вспучивания и спекания с последующим охлаждением до температуры 800-1000°С и дальнейшим снижение температуры до 70- 80°С, при этом термообработку проводят с тремя изотермическими выдержками, первую из которых проводят при температуре начала вспучивания в течение 10-15 мин, дополнительно определяют температуру пиропластического состояния исходной глины, нагрев до температуры вспучивания осуществляют со скоростью 40-60°С/мин, вторую изотермическую выдержку проводят в интервале вспучивания 1140-1150°С в течение 15-50 мин, при этом спекание вспученных гранул осуществляют направленно от поверхности изделия к центру с обеспечением минимального перепада температур в центре гранул и на поверхности, третью изотермическую выдержку осуществляют при температуре твердения пиропластического состояния в течение 30-60 мин и после затвердения расплава охлаждают изделия до 800-1000°С за 10-15 мин и при этой температуре проводят дополнительную четвертую изотермическую выдержку в течение 40-60 мин и снижение температуры до 70-80°С проводят в течение 60-180 мин с использованием воздуха и паров воды для усиленного теплоотбора. Кроме того, пустоты в изделии и по его периферии создают при помощи специальных приспособлений в форме.

Введение в предлагаемом способе изготовления пористо-пустотелых изделий для биологической глубокой очистки сточных вод таких операций как определение температуры твердения пиропластического материала и осуществление третьей изотермической выдержки в течение 30-60 мин, а после затвердения расплава замедленное

охлаждение с температуры 1140-1150°С до- 800 1000°С за 10-15 мин и при этой температуре проведение четвертой изотермической выдержки в течение 40-60 мин и дальнейшее ускоренное охлаждение до 70- 80°С в течение 60-180 мин с использованием воздуха и паров воды для усиленного теплоотборз не позволит осуществить каль- матацию (закупорку) пор изделия Эго позволит создать пористо-пустотелые керамические изделия с общей пористостью 77-91 %, с развитой поверхностью пор размерами до 20 мм с пустотностью до 55- 60% с размерами сквозных отьерстий 40-60 мм. Энергозатраты за счет одностадийного спекания изделий резко сократятся аппаратурное оформление упростится.

На фиг.1 изображена схема технологического процесса для изготовления пористо-пустотелых керамических изделий для биологической глубокой очистки сточных вод; на фиг.2 - график обжига керамических изделий из софринского месторождения глинистого сырья; на фиг.З - график обжига керамических изделий из ушинского месторождения глинистого сырья.

Схема технологического процесса для изготовления пористопустотелых керамических изделий для биологической глубокой очистки сточных вод включает цех 1 подготовки гранул 2 из глинистого сырья, соединенный ленточным транспортером 3 с постом 4 дозировки, состоящим из расходного бункера 5, загрузочного вибролотка 6 и дозаторов 7, входящих в функциональную связь с постом 8 загрузки гранул 2 в формы 9. Пост 8 загрузки обжиговой линии 10, на которой установлены вагонетки 11с формами 9, соединен с туннельной печыо 12, включающей зоны термоподготовки 13, обжига 14, закалки 15 и охлаждения 16 Зона 16 охлаждения печи 12 связана с постом 17 разгрузки изделий на поддоны, который с одной стороны монорельсом 18соединен со складом 19 готовой продукции и транспортером 20 с постом 21 подготовки форм 9 к работе и резервных форм. Пост 21 подготовки 21 обратной связью22 соединен с постом 8 загрузки.

Способ изготовления пористо-пустотелых керамических изделий для биологической глубокой очистки сточных вод осуществляют следующим образом

Глинистое сырье из карьера поступает в цех 1, где пластическим формованием изготавливают гранулы 2 диаметром от 8 до 16 мм и сушат до 2-4% влажности Гранулы 2 по ленточному транспортеру 3 передают на пост 4 дозировки и загрузки гранул в формы, где они вначале попадают в расходный

бункер 5 и при помощи вибролотка 6 посту- , пают в дозаторы 7. Отдозированные гранулы в дозаторах 7 до фракций 8, 10 и 12 мм перемещают на пост 8 загрузки, где их по- слойно укладывают в формы 9 высотой 60- 80 мм. Из поста 8 загрузки формы 9 поступают на обжиговую линию 10 в вагонетки 11, а затем в туннельную печь 12 в зону 13 термоподготовки; где осуществляют

0 подготовку гранул 2 к обжигу, при этом предварительно методом термомеханического анализа (ТМА) определяют температуру начала вспучивания и интервала температуры вспучивания глинистого

5 сырья, а также ступенчатый режим термообработки слоя гранул 2. Термоподготовку проводят при 250--300°С, скорость нагрева до этой температуры составляет 5-6 мин. Затем слой из гранул 2 в формах 9 и вагонет0 ке 11 поступает в зону 14 обжига, где нагревают его до нижней границы начала вспучивания со скоростью 40-60°С в мин, ниже границы начала вспучивания гранул осуществляют первую изотермическую вы5 держку до выравнивания температуры по высоте слоя в течение 10-15 мин. Затем производят поризацию гранул, поднимая температуру за 6-1.0 мин до середины интервала вспучивания (1140-1150°С), кото0 рая является оптимальной для аморфизации глинистого сырья и вспучивания гранул, и осуществляют вторую изотермическую выдержку при этой температуре в течение 15-50 мин,спекая вспучивание гра5 нулы при этом направленно от поверхности изделия к центру с обеспечением минимального перепада температур в центре слоя гранул и на поверхности за счет заполнения межгранульного пространства. Этот про0 цесс проводят без образования низковязкого расплава, так как поры в это время объединяются в крупные и изолированные. С помощью высокотемпературного термомеханического анализа определяют тём5 пературу твердения пиропластического материала, снижают в зоне 14 обжига температуру до температуры твердения пиропластического материала и при ней производят третью изотермическую выдер0 жку до выравнивания температуры по всему объему изделия в течение 30-60 мин. Затем материал перемещают в зону 15 закалки печи 12 и при 800-1000°С осуществляют четвертую изотермическую выдержку до вы5 равнивания температуры по всему обьему изделия в течение 40-60 мин. Дальнейшее охлаждение изделия осуществляют в зоне 16 охлаждения печи 12 до температуры 70- 80°С в течение 60-180 мин с использованием воздуха и паров воды для усиленного

теплоотбора. Сквозные пустоты в изделии и по его периферии в вертикальной плоскости создают при помощи специальных приспособлений (не показаны) в форме 9.

Из холодной части 16 печи 12 формы 9 с готовым изделием при помощи захватов тельфера (не показаны) снимают с вагонеток 11 и устанавливают на пост 17 разгрузки, а вагонетки 11 возвращают на обжиговую линию 10 печи 12. Снятые формы 9 с готовыми изделиями распалубливают на посту 17 разгрузки изделий, освобожденные изделия устанавливают на складской поддон (не показан) и по мере его заполнения по монорельсу 18 отправляют на склад

19готовой продукции, где изделия формируют в индустриальную систему для биологической глубокой очистки сточных вод. Распалубленные формы 9 по транспортеру

20поступают на пост 21 подготовки отработанных и резервных форм 9. которые по обратной связи перемещают на пост 8 загрузки гранул 2 в форму 9. Цикл повторяют.

В качестве носителя тепла в туннельной печи используют лучеиспускание раскаленных нагревательных элементов электрического типа, а также вследствие конвекции горячих газов, но можно использовать также и газовые горелки. Контроль, поддерживание и регулировка температуры в зоне 13 термообработки и зоне 14 обжига обеспечивают специальной автоматизированной системой (не показана).

Из глин софринского и ушинского месторождений (известным способом) готовят сырцевые гранулы диаметрами 8, 10 и 12 мм. При меньших размерах затруднен прогрев в середине слоя, при использовании гранул более 12 мм получают крупнозернистую структуру. Гранулы сушат до 2-4% влажности и затем укладывают послойно в форму с образованием общего слоя высотой 60-80 мм. Методом ТМА предварительно определяют температуру начала вспучивания и интервала температуры вспучивания исходного глинистого сырья, а также с помощью высокотемпературного термомеханического анализатора определяют температуру твердения пиропластического полученного материала.

Термообработку слоя гранул в форме по предлагаемому и известному способам осуществляют по режимам, приведенным в табл.1, В табл.2 приведены технические характеристики и энергозатрат ы полученных пористо-пустотелых керамических изделий для биологической очистки сточных вод.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа изготовления пористо-пустотелых керамических изделий для

биологической глубокой очистки сточных вод по сравнению с известным заключается в том, что в 1,8-2,0 раза сокращаются энергозатраты, упрощается аппаратурное оформление

технологического процесса за счет исключения из него операции распиловки изделий, в 1.5-1,8 раза повышается прочность на сжатие, улучшается устойчивость к воздействию микроорганизмов и агрессивных сред.

0 Формула изобретения

1.Способ изготовления пористо-пустотелых керамических изделий для биологической глубокой очистки сточных вод, включающий приготовление пластическим

5 формованием гранул из глины диаметром 8-12 мм, послойную укладку пластом гранул высотой 60-80 мм в форму, определение температуры начала вспучивания и интервала температуры вспучивания исходной гли0 ны, термообработку пласта путем нагрева, вспучивания и спекания с последующим охлаждением до температуры 800-1000°С и дальнейшим снижением температуры до 70-80°С, при этом термообработку прово5 дят с тремя изотермическими выдержками, первую из которых проводят при температуре начала вспучивания в течение 10-15 мин, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат и упрощения ап0 паратурного оформления при исключении пережога и растрескивания материала, повышения механической прочности и устойчивости к воздействию микроорганизмов и агрессивных сред, дополнительно опреде5 ляют температуру твердения пиропластического состояния исходной глины, нагрев до температуры, начала вспучивания осуществляют со скоростью 40-60°С/мин, вторую изотермическую выдержку проводят в интервале

0 вспучивания 1140-1150°С в течение 15- 50 мин, при этом спекание вспученных гранул осуществляют направленно от поверхности изделия к центру с обеспечением минимального перепада температур в центре

5 слоя гранул и на поверхности, третью изотермическую выдержку осуществляют при температуре твердения пиропластического состояния в течение 30-60 мин и после затвердевания расплава охлаждают изделия до

0 температуры 800-1000°С зь 10-15 мин и при этой температуре проводят дополнительную четвертую изотермическую выдержку в течение 40-60 мин, а снижение температуры до 70-80°С проводят в течение 60-180 мин с

5 использованием воздуха и паров воды для усиленного теплоотбора.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что пустоты в изделии и по его периферии создают при помощи специальных приспособлений в форме.

довался

Сущность изобретения: из глины пластическим формованием изготавливают гранулы диаметром 8-12 мм, укладывают гранулы в форму пластом высотой 60-80 мм, определяют температуру начала вспу.чивания глины, температуру интервала вспучивания и температуру твердения пиропластического состояния исходной глины с последующими нагревом, вспучиванием и спеканием. При этом нагрев до температуры начала вспучивания осуществляют со скоростью 40- 60°С/мин с изотермической выдержкой при Изобретение относится к способам изготовления керамических изделий для биологической очистки сточных вод, которые могут быть использованы в качестве загрузки биофильтров очистных сооружений, применяемых в различных отраслях народного хозяйства. Известен способ изготовлен пористо- пустотелых керамических изделий, включающий изготовление гранул из глинистого ней в течение 10-15 мин, вторую изотермическую выдержку проводят в интервале температуры вспучивания 1140-1150°С в течение 15-50 мин, а спекание вспученных гранул осуществляют направленно от поверхности изделия к центру с обеспечением минимального перепада температур в центре слоя гранул и на поверхности, третью изотермическую выдержку осуществляют при температуре твердения пиропластического состояния в течение 30-60 мин и после затвердения расплава охлаждают изделия за 10-15 мин до 800-1000°С и осуществляют при ней четвертую изотермическую выдержку в течение 40-60 мин, а затем снижают температуру до 70-80°С за 60-180 мин с использованием воздуха и паров воды для усиленноготеплоотбора. Кроме того, пустоты в изделии и по его периферии создают при помощи специальных приспособлений в форме. Характеристики изделий: объемная плотность 190-200 кг/м , пористость 84-86%, размер пор до 20 мм, пустотность 55-60%, предел прочности на сжатие 0,7- 0,75 МПа, устойчивы к воздействию микроорганизмов и агрессивных сред. 1 з.п.ф-лы, 2 табл., 3 ил. сырья, загрузку их в форму, термообработку и охлаждение. Материал Зитан получают путем спекания недовспученных гранул в специальных жаростойких формах при термообработке их в компаундной камере, температура в которой поддерживается с помощью огневых устройств. При этом осуществляется двухсторонняя направленная циркуляция потока теплоносителя с температурой 1200°С. В результатеэтойтермообсл С ел 00 Ч ел 00

/

|

2 3

/

I

516

,22

/

F «II