Способ подготовки керамической шликерной массы и линия для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B28B15/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве керамических изделий по технологии пластического формования, полусухого и жесткого прессования при шликерной подготовке глиняного сырья.

Известны способ и линия для подготовки керамической массы по технологии полусухого прессования со шликерной подготовкой массы, включающий последовательно установленные ящичный подаватель, глиноболтушку, насос, сито, шламбассейн, бункер, конвейер, воздуходувку, распылительную сушилку 1.

Недостатками данного способа и линии для подготовки керамической массы являются невозможность получения на нем керамических изделий по технологии пластического формования (то есть получение керамической массы с остаточной влажностью 18-23%), недостаточная прочность получаемой керамики, сильное пылеобразо- вание, высокая энергоемкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу массоподго- товки керамического производства является способ получения керамической массы, включающий очистку шликера от механических примесей, обезвоживание шликера сначала в постоянном электрическом поле до достижения влажности, соответствующей нижней границе текучести, а затем - в импульсном с изменением его частоты от

VI

ю о N ю чэ

GJ

Ш2 до 105 Гц 2. Недостатком данного способа подготовки керамической массы является большая энергоемкость процесса.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является линия шликерной подготовки массы на Обольском заводе керамических блоков, которая включает шаровую мельницу, насос, сито, мембранный насос, пропеллерную Мешалку, глинобол- тушку, бассейн с пневмоперемешиванием, распылитёйьные сушилки 3.

Недостатками;такого участка массоподготовки являются:

1) узкое функциональное назначение, обусловленное получением продукции - керамической массы, пригодной в дальнейшем для переработки лишь по одной технологии полусухого прессования и ограничение таким образом видов исходного используемого сырья и конечной продукции:

2) высокое пылеобразование;3) недостаточное ресурсосбережение, связанное с использованием природного газа в распылительных сушилках с высокой удельной энергоемкостью этих сушилок;

4) недостаточная прочность получаемой керамики.. Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение прочности керамики,

В способе массоподготовки керамического производства, включающем подачу керамического сырья, обезвоживание проводят наложением на шликер постоянного электрического поля, изменяя его напряженность от 0,1 В/см до заданной напряженности в последовательности EI Ј2 ... Езад. а затем накладывают импульсное электрическое поле с изменением частоты от 10 до 10J Гц..

Линия подготовки керамической шликерной массы,состоящая из установленных в технологической последовательности ящичного подавателя, шаровой мельницы, глиноболтушки, насоса, сита, бассейна для шликеров, насосов для подачи шликера и аппарата для его обезвоживания, согласно изобретению в качестве последнего используют электрокинетическое устройство. При- : менение электрокинетического устройства позволяет достичь поставленные цели за счет ряда преимуществ заявляемой линии по сравнению с известной, в которой используется распылительная сушилка. Так совершенно исключается пылеобразова- ние. Ресурсосбережение на данном участке массоподготовки достигается экономией сырья, электроэнергии, заменой сушки испарением на процесс удаления влаги из шликера злектроосмосом (расход энергии

на удаление влаги на электрокинетическом устройстве составляет - 1700 кДж/кг, в то время как при конвективной сушке 5250- 6930 кДж/кг, а в распылительной сушилке

3470 кДж/кг, исключается использование в качестве топлива природного газа, расширяется функциональные возможности участка массоподготовки за счет возможности приготовления керамической массы влаж0 .ностью в интервале 23-8% в зависимости от технологической необходимости и от способа дальнейшего формирования керамических изделий. Повышение прочности керамики достигается за счет того, что в

5 процессе электрокинетического обезвоживания происходит также химическая активация шликера, обусловленная процессами химического замещения в структуре кристаллической решетки глины катионами то0 го же металла, из которого изготовлены аноды электрокинетической установки, а также процессом подкисления среды в результате электродиализа воды.

На фиг. 1 дана принципиальная техно5 логическая схема линии; на фиг. 2 - электрокинетическое устройство, общий вид; на . фиг, 3 - устройство анода электрокинетического устройства, вид сверху.

Линия для подготовки керамической

0 массы имеет установленные в технологической последовательности ящичный подаватель 1, шаровую мельницу 2, глиноболтушку 3, насос 4, сито 5, бассейн для шликера 6, насосы 7 для подачи шликера, аппарат 8 для

5 его обезвоживания (фиг. 1).

Устройство для электрокинетического обезвоживания содержит бункер для шликера 1 с насосом, катод 2, представляющий собой нижнюю ветвь транспортера, лента

0 которого выполнена из электропроводящей перфорированной сетки с горизонтальной рабочей поверхностью, уложенной на перфорированный текстолитовый лист, служащий опорой и изолятором; анод 3,

5 выполненный в виде последовательных цилиндрических роликов из электропроводящего материала, установленных на раме 4 (см. фиг, 2 и 3), каждый из роликов - анодов соединен с индивидуальным источником

0 постоянного тока, зазор между катодом 2 и анодом 3 регулируется с помощью винтов 5. к каждому ролику-аноду 3 крепится нож 6 для очистки его от керамической массы, металлическую камеру 7 для сбора жидкости

5 образующейся в процессе обезвоживания керамической массы, расположенную под катодом 2 (лентой транспортера) и приемник керамической массы 8.

Линия функционирует следующим образом.

1

Компоненты шихты дозируются в необходимых пропорциях в ящичном подавателе 1, из глины после дробления в шаровой мельнице 2 готовится суспензия в воде влажностью 40% в глиноболтушке 3, с помощью насоса 4 полученный шликер проце- живают через сито 5 для удаления включений и подают в бассейн 6, затем с помощью насосов для подачи шликера 7 его подают на электрокинетическое устройство для обезвоживания 8. Полученная после обезвоживания керамическая масса в зависимости от выбранного режима обезвоживания имеет влажность в пределах 23-8%, что позволяет использовать ее для приготовления керамических изделий, в том числе кирпича, любым из способов формования -- пластическим, полусухим, жестким.

Используемое на участке электрокиие- тическое устройство для обезвоживания шликера функционирует следующим образом (фиг.2 и 3), влажный шликер подают из бункера 1 на движущуюся ленту-катод 2, как только влажный шликер окажется под первым роликом-анодом 3, на него подают постоянное электрическое поле напряженностью EI, далее напряженность последовательно изменяют Еч Еа Ез Ел. начиная от первого до четвертого ролика до достижения величины заданной напряженности Езад. которая определяется экспериментально в зависимости от минерального и химического состава глины. При наложении электрического постоянного поля на шликер, начинается электроосмотическое обезвоживание глины, которое сопровождается явлением электрофореза - переносом твердых заряженных частиц в электрическом поле. В результате такого процесса положительно заряженные частицы перемещаются к аноду 3, при этом на нем образуется твердая корочка, и чем выше напряженность электрического поля, тем раньше она образуется.

Постепенное увеличение напряженности от 0,1 В/см до Езад способствует тому, что при малых величинах напряженности сразу начинается процесс электроосмоса, но не происходит заметного перемещения твердых частиц по направлению к аноду. при этом на аноде не успевает образоваться существенное количество отложений, что способствует уменьшению удельной энергоемкости обезвоживания шликера в постоянном электрическом поле. На последующие пять роликов анода 3 подают импульсное поле с возрастающей по величине частоты f от 102 до 105 Гц,

Частота импульсного поля возрастает по мере уменьшения влажности керамической массы (шаг изменения частоты Л f определяется экспериментально в зависимости от конкретного вида глинистого сырья в пределах 4 - б Гц).

Пример. Работоспособность заявля- 5 емой линии массоподготовки опробовалась на образцах глин полиминерального состава различных месторождений, а именно Ко- щаковского и Арского Татарской АССР и Гафуровского Башкирской АССР. 0 Химический состав:

1) Глина Кощаковского месторождения ТАССР (эксплуатируется Казанским комбинатом строительных материалов), %:

SI02 V69.94 5 А1аОз + ТЮ 11,27-12,92

Р20з3.9

СаО + МдО3,85

К20 + NaaO3,4 - 3,6.

2) Глина Арского месторождения 0 ТАССР. %:

Si0270,75;

А 20з13,83

тю2о;во

Ре20з5,88

5 FeO0.22

МпО0,08

СаО1, 43

МдО1.72

Na201,60

0 . К202,24

P20s0,10

ЗОз0,21

3) Глина Клыковскогоместорождения ТАССР, %:

5 SI0.260,83

А 20з10.04

ТЮ20,64

Ре20з4,06

FeO0,44

0 МпО0,09

СаО 4.94

МдО .1.85

ЗОз0,29

Мз20з + К202,05

5 органика0,24.

4) Глина Гафуровскогоместорождения ТАССР, %:

SiOz54.55

А 20з13.06

0 TiO0,82

Ре20з5.45

Ре20з0.67

СаО8,24

МдО2,76

5 ЗОз0.05

N320 + K202,49

органика0,46. Карьерная глина каждого месторождения представлена 6-ю лабораторными и одной полузаводской пробами. Приготовление

керамической масгы осуществлялось по следующей технологии. Карьерная глина, содержащая вредные твердые карбонатные включения из ящичного подавателя 1 после размалывания в шаровой мельнице 2 для ее роспуска и получения глиняного шликера с .требуемыми свойствами помещается в гли- ноболтушку 3, затем с помощью насоса 4

шликер очищается в ситах. 5 и поступает в бассейн 6 откуда при помощи насоса 7 нагнетается в бункер элёктрокинетического устройства 6. Режим обезвоживания выбирается в зависимости от технологической необходимости: для получения керамической массы влажностью 23-22% на шликер накладывалось сначала постоянное поле напряженностью 0,1-10 В/см, а затем импульсное с частотой 10-10 Гц, для получения керамической массы влажностью 9-8%

- сначала постоянное электрическое поле с возрастающей напряженностью 0,1-10 В/см, а затем импульсное - с возраставшей частотой 10-Ю2 Гц. Из полученной в каждом отдельном случае керамичекской массы готовились стандартные образцы - балочки размером 40x40x160 мм технологии пластического формования и полусухого и жесткого прессования. Для полусухого и жесткого прессования массу гранулировали, обрабатывали в стержневом смесителе и полученный прес с-порошок прессовали при давлении 30 Мпа, Температура обжига в обоих случаях 1000°С,

Сравнительные данные по механической прочности образцов керамики, полученной на заявляемом унифицированном участке массоподготовки и по традицихзнной методике, описанной-в прототипе, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, независимо от химического и минерального состава глин различных месторождений и способа формования изделий из керамики переработка глины на заявляемом участке массоподгот- воки, включающем установленные в технологической последовательности ящичный подаватель, шаровую мельницу, тлиноболтушку, насос, сито, бассейн для шликера, насос для подачи шликера и аппарат дл я его обезвоживания, электрокинетическое устройство позволяет повысить прочность изделий из керамики,- а именно повышает

7сж в 1,3-1,6 раза, аизг в 1,4-2,4 раза. Эти повышенные прочностные свойства керамики достигаются при использовании рядовых полиминеральных глин, содержащих значительные карбонатные включения, а

зачастую и при использовании некондиционного сырья..

Достижение поставленных целей осуществляется благодаря совокупности признаков заявляемых технических решений

способа массоподготовки керамического производства и линии для его осуществления, что невозможно осуществить с помощью известных технических решений.

Использование: в производстве керамических изделий на основе технологии пластического формования, полусухого и жесткого формования при шликерной подготовке глиняного сырья. Сущность изобретения: способ наложения постоянного электрического поля на шликер проводят с изменением его напряженности от 0,1 В /см до заданной напряженности в последовательности EI Е2 Ез ... Езад, а импульсное электрическое поле накладывают с изменением частоты от 102 до 105 Гц. В линии для подготовки керамической шликерной массы аппарат для обезвоживания выполнен в виде злектрокинетического устройства и установлен за насосом для подачи шликера. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё

Формула изобретения

технологических возможностей и повышения прочности керамики, аппарат для обезвоживания шликера выполнен в виде электрокинетического устройства и установлен за насосом для подачи шликера.

-последовательности дискретных электродов, каждый из которых соединен с индивидуальным источником постоянного тока, камеру для сбора жидкости и приемник керамической массы со скребками.

I I I

ЗЕТЭс

о о о о о

I I l-/ 4 I .J.

Г Jo LJ

Lsfel isr/jf LAJxnteb- lj v 61 в1

+r

Д