Способ обработки глины Советский патент 1979 года по МПК C04B33/04 

1

Изоб1ретакие относится к производству строительных материалов и изделий и может быть использовано в керамической промышленности, химическом машиностроении, обшем машиностроении, литейном производстве для получения керамических оболочек по удаляемым j моделям, в химическом машиностроении при изготовлении керамических изделий и стеклоэмалировании металлов.

Известен способ обработки Тлинь1 путем введения в глинх/25%-ного водного раствора сульфитно-спиртовой барды в количестве 0,02-1% (в пересчете на сухое вещество) и кальцинированной соды в количестве 1-3% от веса глины l .

Недостатком указанного способа .является невысокое качество глины, получаемой после обработки.

Цель изобретения - интенсификация производства силикатов, повышение качества глины за счет перевода нежелательных соединений в водорастворимое состояние и очистка от примесей .

Это достигается тем, что в способе обработки глины, используемой при изготовлении си пикатных материалов, путем введения жидкого реагента в глину, вводят суспензию живой культуры силикатных бактерий BaciEEus. muciEoiginosus,subsp nova: siBi ceus штамм A-27 с титром 0,10,3 млй.клеток/мл в количестве 10 - 10 м на 1 тонну глины (в пересчете на сухое вещество), затем увлажняют до полной капилярной влажности при 20-30°С и рН 6,5-7,6, выдерживают в течение 1-50 суток, после чего промывают водой.

Штамм А-27 силикатных бактерий BaciEEos. muciEa inosus.subsp- nova:

5i iceus Находится в коллек-.

ции Ленинградского Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии. Порядковый номер штамма 27. Индексация

штамма осуществлена по начальной букве фамилии автора А - доктора сельскохозяйственных наук, профессора Александрова В.Г.

Препарат Bac-fEEu3.rtiucieaorino3U 5. .

subsp-nova: SiEiceus штамм А-27 предназначался в качестве бактериального удобрения для повышения плодородия почв и увеличения урожая сельскохозяйственных

культур. Используется в виде бактернального удобрения с разрешения Одесской Госннспекции МСХ СССР с .1964 года на полях колхозов и совхозов Одесской области. Препарат Bqci&Eus. muc-ieaoinosus. sutjgp. nova ; giEiceus A-27 roтговят следующим образом, Колбу заполняют теплой кипячено водой с температурой 25-35°С в кол честве 10 смЭ и питательной солью в количестве.О,04 г. Питательная соль содержит стекл 27i3%, прокаленного при в течение 2 ч, мела 240,3%, натрия фосфорнокислого двухосновного55+5 магния сернокислого 13±1%, железа хлорного (1%-ного раствора) 0,l4t 0,01 %. Питательную соль готовят путем измельчения стекла с прокаленным мелом до пудрового состояния, пооч редкого внесения и промежуточного растирания компонентов, содержагаих железо, магний и натрий. В ту же колбу вносят 0,02iO,001 г сухого препарата Bacie,Eue. mueiEoipinosuSiSu nova-Sieiceus штамм A-27, Содержимое взбалтывают, колбу плотно закрывают ватной пробкой, термостатируют при 25-30°С в течение 72 ч, разбавляют 1 л теплой ки пяченой воды с температурой 25-30с и добавляют 4,2г питательной соли, аналогично закупоривают и выдерживают при тех же режимах в термоста те. в дальнейшем проверяют титр приготовленного препарата глубинным посевом на питательную среду А-27, Титр доложен быть не менее 0,,3р4п штук живой культуры силикатных бактерий, штамм А-27 в 1 мл. Питательную среду А-27 приготовляют из нескольких компонентов в оп деленной пропорции: г дистиллированной воды, 2iO,5 г агар ага ра, 0,5i9,2 г двухосновного Фосфорнокислого натрия, 0,05±0,01 г серно кислого магния, 0,1 - 0,05 г толчен го стекла и О, О 1±О,005 г прокгшенно мела. Жидкий препарат силикатных бактерий, проникая в микротрещины, адсорбируясь глинистыми частицами, создает за счет жизнедеятельности бактерий прослойки, понижающие силу притяжения твердых частиц и увеличивающие пласт.ичность глин. Разрушая структуру породы, бакте рии увеличивают сеть микротрещин, ускоряя тем самым процесс тонкого измельчения, а, следовательно, умен шая расход энергии при механическом измельчении. При расщеплении глинистых минералов силикатные бактерий переводят в растворимое состояние содержащиеся в виде примесей преимущественно соединения кальция, калия, железа, титана, кремния, что способствует обогащению глин, а также алюминий, содержагаийся в кpиcтa ь ичecкoй решетке. В результате обработки глин жидким препаратом живой культуры Bocif.E.US. rnuciEcsginosus,subsp nova; siEiceus штаг-.о A-2 7 наОлюдается повышение степени дисперсности глинистых частиц, снижается теь зратура спекания, повьлшаются физико-механические свойства глин. Пример 1 . В г еталлический бункер из нержавеющей стали, снабженный дренажной решеткой с воможностью сбора и транспортировки дренажной суспензии, загружают глину в количестве 2,0 т, замачивают жидким препаратом силикатных бактерийштамм Д-27 глубинным инъектированием в шахматном порядке по объему, бункера с шагом инъектирования 0,3 м по глубине бункера и подзерхности глиняной-массЫо Раствор жидкого препарата силикатных бактерий готовят следующим образом. В металлическуш емкость помещают 10 м-л идкого препарата силикатных бактерий - штамм Д-27 и разбавляют 2,5- 10 м воды, тщательно перемешивают и выдер.живают при 25-30с в течение 3ч. Выдержку обработанной глины осуществляют в течение 72 ч с последугащей npOFviHBKoP; водопроводной зодой Б количестве 200 л и повторной инъекцией указантлм препаратом в тех же пропорциях. Температура в бункере поддерживается на уровне 20-25 С, рИ 6,5-7,6. Промывочные воды при необходимости возвращают в бункер или используют для обработки последующих порций сырья, Общая длительность нахождени.л глины в бункере составляет 30 сут, в течение этого времени осуществляют до 10 промывочных и водных инъектировочных операций, после чего глина гюдается в производство. Применение в качестве одного из iкомпонентов цементной смеси глины, обработанной указанным способом, позволяет на 5-10% сократить длительность тепловой обработки. Использование для производства цементного клинкера глины, обработанной жидким препаратом силикатных бактерий, обеспечивает по сравнению с известным способом следующие преимущества (см. табл. 1): смещается температура начала дегидратации глины в область более низких температур сокращается длительность процесса дегидратации; уменьшается дисперсность частиц; происходит акти5вация поверхности зерен, что в совокупности сокращает продолжительость термической обработки на 5-1 Пример 2. В металлический бункер из нержавеющей стали, снабж ный дренажной решеткой с возможностью сбора и транспортировки дренажно суспензии, загружают глину в количестве 2,0 т, при исходной влажности 5,5%, замачивают жидким препаратом живой культуры,силикатных бактерий Boici Bu9. muciepigi SU5.sot)sp. nova:5i2iceus штаммА-2 глубинным инъектированием в шахмат ном порядке по объему бункера с ша ;гом инъектировлния 0,3 м по глубине бункера и поверхности глиняной массы в количестве 10% по отношению к весу дисперсной фазы при рН 6,8-7,2, температуре помещения 20-25 с, со степенью разведения жидкого препарата водопроводной водой 1:2. Выдержку обработанной керамичес кой массы осуществляют в течение 72 ч с последующей промывкой водопроводной водой в количестве 200 и повторной инъекцией указанным пр паратом в тех же пропорциях.

Таблица 1 Изменение свойств глины в процессилисе обработки ее препаратшм катных бактерий показано а табл.1. Из приведенных в табл.1, данных видно, что при рН меньше 6,5 и больше 7,6 процесс расщепления глинистых минералов сильно замедляется из-за резкого уменьшения титра силикатных бактерий - штамм А-27, поэтому проводить процесс при других значениях рН экономически невыгодно.В этом случае требуется подкисление или подщелачивание среды до требуемых значений рЛ.Кроме того,при влажности меньше 10% и больше 60% полной капиллярной влагоемкости процесс расщепления алюг силикатов глин сильно замедляется,также влияет и температура ниже и выше . Оптимальные условия для обра отки глины силикатными бактериямиштамм Д-27 следующие: температура , рН 7 О, влажность 60% от полной капиллярной влагоемкости (Щ . В табл. 1 показано изменение свойств глины в зависимости от сменяемости жидкого препарата при трехсуточной инкубации между c 1eнaми (рН 7., О, капиллярная влагоемкость 60%; Т - 35°С) .

Удельная поверхность, м2/г Число пластичности по Аттербергу ВасильевуПрочность при изгибе воздушно-сухих образцов, кг/см Прочность при изгибе, высушенных при 100°С, образцов, кг/см Спекание, °С до 2% водопоглощения Прочность при изгибе, кг/см, после обжига при 1100°С В табл. 2 показано изменение свойств глины в зависимости от сменяемости жидкого препарата при трех- 65 28,229,933,336,540,2 45,450,351,2 52,5 53,0 53,8 14,214,414,615,317,5 18,,2 26,5 27,3 28 57 67 68 71 74 78 84 88 30 92 93 120 121 123 125 128 130 135 139 142 144 146 105010501050 10451040 10301025 1015 1000 900 985 933 933 935 939 945 950 958 962 965 970 .975 суточной инкубации между сменами (рН 7,0; капиллярная влагоемкость 65%, Т - 25°С). Удельная поверхность, м /г28,2 Число пластичности по ATTejD6epry-Baсильеву14,2 Прочность при изгибе воздушно-сухих образцов, кг/см 67 Прочность при иззрибе высугиенных при , образцов, кг/см 120 Спекание, с до 2% водопоглощевия 1050 Прочность при изгибе кг/ см , после обжига при 1100°С933 В табл. 3 показано изменение свойств глины в зависимости от сме няемости жидкого препарата при трехУдельная поверхность, 28,230,134,2 37,841,1 Число пластичности по Аттербергу-Васильеву14,214,514,9 17 21,1 Прочность при изгибе воздушно-сухих образцов, кг/см 67 66 70 73 78 Прочность при изгибе высушенных при , образцов, кг/см 120 122 124 126 130 Спекание, °С до 2% водопоглощения 1050 104Б 1040 1035 1030 Прочность при изгибе, кг/см- после об «ига при 1100°С 933 934 938 942 948

Таблица 2 33,239,447,)52,455,3 53,1 49,6 4ь,4 44,2 40,5 14,515,221,0 23,2 25,4 26,4- 27,3 27,9 30,1 30,268 71 75 80 86 89 95 97 98 98 122 125 129 134 140 144 146 148 149 150 1045 040103$ 1020 1005 980 975 970 970 970 935 Э40 949 959 961 968 972 977 979 980 суточной инкубации между сменами (рн 7,0, капиллярная влагоемкость 60%; т - ). Таблица 3 6,6 51,2 52,4 53,7 55,2 54,9 24,5 25,3 26,6 27,5 28,6 29,7 84 86 90 93 95 97 135 140 143 146 147 148 1020 1010 1000 990 980 970 955 960 964 969 973 980

9

В табл. 4 показано изменение свойств глины в зависимости от сменяемости ж}щко1-о препарата при трехУдельная поверхность м2/г 28,2 31,034, 40,2 Число пластичности по Дттербергу-Васильеву ,14,2 14,2i4,S 16,8

Прочность при .згибе воздушно-сухих образцов, кг/см 67 . 67 68 70 73 75 77 80 Прочность при изгибе высушенных при 110°С образцов, кг/см2 ,i20 120 121 122 Спекание, °с до 2% водопоглощения ЮЗО 10501045 1040 Прочность при изгибе кг/см, осле обжига при 933 933 934 935 В табл. 5 показано изменение свойств глины в зависимости от сме- 35 няемости жидкого препарата при трех- Удельная поверхность м /г28,2 Число пластичности по Аттербергу-Васильеву14,2 Прочность при изгибе воздушно-сухих образцов, кг/см 67 Прочность при изгибе высушенных при 110°С образцов, кг/см 2 120 Спекание, °С до 2 1050 водопоглощения Прочность при изгибе к1/см , после обжига при 933

65811/10

суточной инкубации между сменами (рН 7,6; кайиллярная влагоемкость 60%; Т - 25°С)..

Таблица 4

83 83

82

18

14

16 31,335,641,144,245,5 44,3 42,0 40,0 38,0 37,9 14,314,817,320,422,5 33,8 24,2 24,5 24,9 24,9 67 69 71 73 уб 79 82 85 88 90 120 121 123 123 i28 130 133 134 135 135 1050 10451040,10351020 1005 990 985 980 980 938 934 936 939 945 952 956 961 964 964 43,144,643,2 42,1 40,4 38,3 38,0 19,321,822,7 23,9 24,4 24,6 24,7 124 126 129 132 133 134 134 103510251010 1000 990 985 985 938 Э42 950 953 956 959 960 суточной инкубации между сменами капиллярная в.т-агоемтсость60%, Т - ). Т а б л и ц а 5

11658112

В табл. 6 показано изменение суточной инкубации между сменами свойств глины в зависимости от оме- (рН -7; капиллярная влагоемкость няемости жидкого препарата при трех- 40%; Т - ) . Удельная поверхность .28,2 Число пластичности Аттербергу-Ва ;ильеву14,2 Прочность при изгибе воздушно-сухих образцов, кг/см 67 Прочность при изгибе высушенных при 1. образцов, кг/см 2 120 Спекание, °С до 2% водопоглощения 1050 Прочность при изгибе, кг/см , после обжи933 934 936 941 948 га при 1100°С В табл. 7 показано изменение свойств глины в зависимостиОТ оменяемости жидкого препарата при трех- 35 Удельная поверхность, м2/г28,2 28,5 29,2 Число пластичности по Аттербергу-Васильеву14,2 14,314,6 ПрочностьI при изгибе воздушно-сухих образцов, кг/см 2 67 67 68 Прочность при изгибе высушенных при .образцов, кг/см2 120 121 123 Спекание, С до 2% . 1050 1050 1045 в одопо глоще н и я Прочность при изгибе, Дг/см, после обжиГа при 11.00°С 933 934 935 939

Т а б ли ц а 6 29,0 31,334,1; 36,9 41,245,6 50,1 53,1 54,5 55,1 14,4 14,8|15,6 16,3 17 218,0 19,3 21,1 23,5 25,2 67 68 70 72 75 77 80 84 88 91 121 124 127 130 136 141 145 147 148 149 10501045104 103510251015 1000 -990 985 980 955 961 967 972 975 978 суточной инкубации между сменайй ( капиллярная влагоемкость 10%; Т-25с) . Таблица 7 31,4 33,335,5 37,8 39,0 41,0 42,244,3 15,115,916,9 17,3 18,7 29,1 30,320,5 69 71 73 75 78 82 86 90 125 128 131 135 139 143 147 149 1040 10351025 1020 1010 1000 990 980 942 948 954 960 968 971 97G 13 Пример 3. В четыре металлических бункера, снабженных дренажной решеткой с возможн четью сбор и транспортировки дренажной суспензии, загружают глину с влажностью 8% в количестве 1,0 т(в пересчете на сухое вещество) в каждый и замачивают ее: в первом бункере 1,413 м водной суспензии, в которой содержится 110 м живой культуры силикатных бактерий-штамм А-27 с титром 0,3 млн штук/мл до влажности 60%; во втором бункере 1,413 м водной суспензии, в кото живойрой содержится 0,8-10 бактерий силикатных культуры штамм А-27 с титром 0,3 млн штук/м.п до влажности 60%;в третий бункер 1,413м водной суспензии,в которой содержится 0,5м живой культуры с ликатных бактерий-штамм А-27 с титром 0,3 млн штук/мл до влажноети 60%; в четвертый бункер - 1,413м препарата живой культуры силикатных бактерий -штамм А-27 (без разведения водой) с титром 0,3 млн штук/мл. Температура в бункерах поддерживается 25-30с, рН 7,2il. Длительность выдержки полученной глин той массы составляет 50суток. Изм нение свойств глины в бункерах при обработке ,ее препаратом силикатных бактерий штамм А-27 показано в табл.2. Из приведенных в табл. 2 данных видно,что наиболее оптимальным явл ся обработка глины жидким препарат силикатных бактерий без разбав ления водой, однако это экономически нецелесообразно. Минимальное количество препарата силикатных бактерий, которое практически цела сообразно ввести в глину, равно 10- м 3/тонну. Ниже этой величины процесс расщепления глины сильно замедляется из-за длите1)ьности про цесса инкубации. Пример 4.В три металлически бункера загружают глину с влажност 8% в количестве по 1,О т в каждый ( в пересчете на сухое вещество), и замачивают 1,413 м водной суспе зии жидкого препарата силикатных бактерий-штамм А-27 до влажности 60%. Титр применяемого жидкого пре парата силикатных бактерий в п вом бункере - 0,05 млн клеток/мл, во втором - 0,1 млн клеток/мл, в третьем - 0,3 млн клеток/мл. Темпе ратура в бункерах поддерживается 25-30°С, рН - 7,. Длительность инкубирования 50 сут. Изменение свойств глины в зависимости от тйг ра применяемого жидкого препарата живой культуры силикат} ых бакт рий показано в табл. 3. Из приведенных в табл.3 данных видно, что максимальный эффект рас щепления обеспечивает применение препарата силикатных бактерий с титром 0,3 tп штук/мл. При титре применяемого препарата меньше О,1 млн штук/мл процесс расщепления алюмосиликатов.глины замедляется. Предлагаемый способ приготовления жидкого препарата силикатных бактерий-шта1.1м А-27 позволяет получить препарат с титром 0,1-0,3млн штук/мл. Получение .препарата силикатных бактерий-штамм А-27 с титром менее 0,1 млн клето55/мл возможно только при несоблюдении условий приготовления. Пример 5.В металлический бункер помещают каолин Ц сорта с влажностью 6% в количестве 100 кг и заливают 0,135 м жидкого препарата живой культуры силикатных бактерий-штамм А-27 с титром 0, Змлн штук/мл го влажности 60%. Температура в бункере поддерживается 25-30 С, рН - 7,oil. Через трое суток инкубации осуществляется декантация отстоя с последующим внесением свежей 1торции жидкого препарата живой бактерий силикатных культуры в количестве, равном объему декантированного отстоя. Число инъектировочных бактериальных операций равно 15. Изменение химического состава каолина при обработке препаратом силикатных бактерий показано в табл. 4. Из приведенных в табл. 4 данньзх видно, что после обработки удается снизить содержание окиси железа в 2,5 раза; двуокиси титана в 2,3 ра за; окиси кальция в 3 раза. Способ обработки керамического сырья силикатными бактериями в отличие от существующих способов обработки и обогащения позволяет одновре менно решать задачи обогащеьп1я и обработки:снижение запесоченности глин; перевод в растворимое состояние железа, изоморфно замещающего алюминий . в октаэдрической подрешетке; увеличение пластичности и влагоемкости керамической массы; снижение температуры.спекания на 50-80°С; увеличение содержания глинозема и, соответственно. Повышение огнеупорности глин; расширение сырьевой базы, т.е. использование малоценных глин после их обработки силикатными бактериями для производства из них изделий тонкой керамики; сокращение сроков механической обработки сырья на 15-25%; увеличение прочности при сжатии готовых изделий-на 45-80%; увеличение прочности при изгибе готовых изделий на 1П-25%. ISв табл. 8 показано изменение свойств глины в зависимости от количества суспензии живой культуры силикатину бактерий-штамм А-27

Удельная поверхность, м /г

Число пластичности по АттербергВасильеву

Прочность при изгибе воздушносухих образцов, кг/см

Прочность при изгибе высушенных при 110°С образцов, кг/см

Спекание, °С до 2% водопоглощения

Прочность при изгибе, после обжига при 1100 С, кг/см

В табл, 9 показано изменение свойств глины в зависимости от титра применяемой суспензии живой куль

Удельная прочность, м /г

Число пластичности по АттербергВасильеву

Прочность при изгибе воздушносухих Образцов, кг/см

Прочность при изгибе высушенных при 110°С образцов, кг/см

Спекание, °С до 2% водопоглощения

Прочность при изгибе, после обжига при , кг/см

В -табл.. 10 показано изменение химического состава Просяновского каолина при обработке, его суспензией живой культуры силикатных

Таблица 8

28,2 33,4 29,9 50,6 54,8

14,4 14,2 25,6 28,3

67,0 74,0 70,0 89,0 97,0

120,0 129,0 125,0 138,0 147,0

1050,0 1045,0 1050,0 1000,0 960,0

933,0 939,0 935,0 961,0 974,0

туры силикатных бактерий-штамм А-27 при рЯ 7,2±1, Т - 25-30С и длительности инкубирования 50 сут.

Таблица 9

28;238,452,9 54,8

14,216,7 26,8 28,3

67,074,0 91,0 97,0

120,0129,0 144,0 147,0

1050,0 1030,0 965,0 960,0

933,0 . 945,0 970,0 974,0

бактерий-штамм А-27 при рН - 7,0±1, Т - 25-30 С, титре 0,3 млн клеток/мл, количестве смен 15, с трехсуточной инкубацией мезвду сменами. 65811216с титром - 0,3 млн клеток/млпри рЯ 7,2±1, Т - 25-30 Си длительности инкубирования 50 сут. Каолин Ш сорта /контроль/46,08 37,83 1,02 Каолин, обработанный силикатными бактериями штамм А-2745,60 37,11 0,41

Формула изобретения

Способ обработки глины, используемой при изготовлении силикатных материалов, путем введения жидкого реагейта, отличающийся тем, что, с целью интенсификации производства силикатов, повышения качества глины за счет перевода нежелательных соединений в водорастворимое состояние и очистки от примесей, в глину вводят суспензию живой культуры силикатных бактерий BciciEEus.

15,79п1ис1бафпози5,9чЪвр-поча-. eiCiceua штамм А-27 с титром 0,1-0,3 млн.клеток/мл в количестве 10 - 10 м на 1 тонну глины ( в пересчете на сухой вещество), затем увлажняют до пояной капиляоной влажности при и pff ,6, выдерживают в течение 1-50 сут, после счего про(ллвают водой. ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 299492, кл. С 04 В 33/04, 1969. 0,70 0,48 0,12 0,31 0,02 13,42 ,ч ,- п ci п ш 0,30 0,16 0,61 0,01