Способ гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов Советский патент 1982 года по МПК C04B31/44 C04B41/22 

Изобретение относится к строительным материалам, а более конкретно к изготовлению материалов с гидрофобными свойствами.

Известен способ гидрофобизации дисперсных материалов, включающий введение гидрофобизагора с температурой 5О-70°С при перемешивании в предварительно подогретую минеральную смесь (щебень, песок, минеральный nopcaiiOK) и перемешивание в течение 10-20 с 1.

Недостатком данного способа является низкая температура обработки, при которой с поверхности частиц не может быть удалена пленка физически связанной воды и других соединений, препятствующая адсорбции гидрофобизатора. Кроме того, при низких температурах, обусловленных режимом приготовления асфальтобетонных смесей, гидрофобизатор, как правило, находится в жидкой фазе, и, следовательно, не может быть равномерно расположен по поверхности частиц обрабатываемого материала. В результате указанных причин процесс гидрофобизации не может быть полным.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

способ гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов, включающий разогрев, предварительную термообработку и подачу материала теплоносителе м в камеру зоны гидрофобизации и обработку материала гидрофобизатором в потоке теплоносителя С 2J. .

Недостатком известного способа является то, что им возможна гидро10фобизация только лишь легкого, пористого, сыпучего материала типа вспученного перлита, так как разгрузку материала осуществляют через верхний патрубок в крышке корпуса.

15

Разгрузка известным способом более тяжелых материалов ( практически всех порсяиков и песков) затруднена и связана с резким ухудшением качества обработки.

20

Целью изобретения является возможность обеспечения гидрофобизации поверхности полидисперсиых материалов любого минерального и зернового состава.

25

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов, включающему разогрев, предварительную термообработку и поЗЬ .дачу материала теплоносителем в ка;меру зоны гйдрофобизации и обработку материала гидрофобиэатором в пото ке теплоносителя, предварительную термообработку и подачу материала осуществляют закрученным потоком теплоносителя, подаваемого в камеру сверху, а обработку производят газообразным гидрофобизатором, подаваемым в нижнюю часть камеры. Согласно способу гидрофобизации полидисперсные материала нагревают |ДО 400-600°С закрученным потоком теплоносителя в вихревом реакторе с последующим прохождением нагретых ма териалов через закрученный поток гидрофобизирующего газа. Газообразный гидрофобизатор в количестве 0,10,2% (от массы материала) генерируется либо за счет неполного сгорания топлива в пламени форсунки, либо за счет теплового разложения в отдельной камере битума, дегтя, песка, мазута и т.п. при 300-450 С, когда еце не происходит окисления продуктов тепловой разгонки. Газообразный гидрофобизатор, содержащий активные вещества, положительно и отрицательно заряженные, сорбируется горячей поверхностью частиц материала, с которой за счет высокой температуры нагрева удалена пленка физически связанной воды и других соединений. Таким образом обработке можно подрергать материалы с любым зарядом поверхности, на которой за счет равномерного распределения гидрофоби затора возникает адсорбционный слой по толщине близкий к идеальному слою Лэнгмюра, т.е. толщина которого составляет одну молекулу. На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа. В верхнюю часть вертикальной камеры вихревого реактора через загру зочное отверстие 1 подают минеральный материал, попадающий в зону пламени форсунок 2, расположенных тангенциально и обеспечивающих закручивание потока теплоносителя, в результате чего возрастает интенсивность теплообмена между дисперсно фазой и газовой средой, что ведет к увеличению скорости разогрева материала. В нижней части вертикальной -каме ры расположена еще одна форсунка 3, работающая в режиме неполного сгора ния топлива, Либо подающая специаль но приготовленный газообразный гидрофобизатор, причем поток гидрофоби затора закручивают сопутно или , встречно по отношению закрученному аэропотоку, идущему из верхней части камеры. Закручивание потока гидрофобизирующего газа также преследу ет цель увеличения времени пребывания частиц в гидрофобизируквдей ереде. При этом осуществляется сорбция материала гидрофобизатора горячей поверхностью материала, свободной от пленок физически связанной воды и других соединений. Через пережим 4 обработанный материал попадает в накопительный бункер 5. Отработанный теплоноситель удаляют через патрубок 6, введенный сверху по центру камеры на всю длину ее цилиндрической части. Таким образом, нагрев материала и его гидрофобизацию проводят в одном технологическом объеме без механического перемешивания. Вследствие интенсивного материала и сорбции свежей поверхностью частиц оптимально диспергированного гидрофобизатора (поверхностно-активного газа) достигается высокая степень гидрофобности обрабатываемого материала. П р и м е.р. Через вихревой реактор закрученными потоками теплоносителя пропускают кварцево-поливошпатный песок при температуре аэросмеси 600°С, скорости ввода потоков тепло- носителя в камеру 48 м/с и скорости подачи материала 15 г/мин. Форсунки работают в режиме неполного сгорания, топлива за счет снижения расхода i воздуха. После остывания материал полностью гидрофобизирован. Материал, обработанный таким образом, с течением времени не слеживается даже при штабелировании на высоту до 10 м. , Капля воды сохраняется на поверхности обработанного материала более десяти . В таблице приведены показатели качества гидрофобизации предлагаемым способом пыли-уноса Спасского цеivieHTHoro завода. Известным способом гидрофобизация пыли уноса невозможна. Приведенные данные показывают, что даже для такого трудного для обработки порошка, как пыль-унос цементных заводов, качество гидрофобизации в вихревом аппарате достигается высокое. Порошок обнаруживает краевой угол смачивания, характерный для высокогидрофобных материалов, обработка не только не вызывает комкование порошка, но даже увеличивает удельную noBepxHqcTb. При этом трудность обработки пыли-уноса заключается в наличие высокоактивных искусственных минералов типа свободной извести и клинкерных (цементных). Именно они обесцвечивает раствор метилового голубого. Но после обработки вся поверхность частиц заблокирована пленкой гидрофобизатора и обесцвечивания не происходит, что и говорит о наличие гидрофобной пленки на всех частицах порошка. В аппарате по известному способу обработка пыли-уноса невозможны в силу применения метода обработки в каждой фазе, а также по способу разгрузки.

Обработка перлитового песка по предлагаемому способу дает равномерное покрытие всех частиц пленкой гидрофобиэатора.

технико-экономическая эффективность предлагаемого способа эаключа ется в повышении качества обработки

До гидрофобизации

Показатели

материсша при низких расходах гидрофобизатора, которым может быть практически любое вещество типа битума, дегтя, антраценового масла и т.п., в высокой интенсивности нагрева в экономичном вихревом реакторе и исключении стадии механического перемешивания. Способ пригоден для порошков любого минерального состава и любой степени дисперсности.

После гидрофобизации

Краевой угол смачивания, град

Скорость впитывания капли воды

Обесцвечивание раствора метиленового голубого

Удельная поверхность,

Формула изобретения

Способ гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов, включающий разогрев, предварительную термообработку и подачу материала теплоносителя в камеру зоны гидрофобизации и обработку материала гидрофобизатором в потоке теплоносителя, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью возможности обеспечения гидро|фобизацйи поверхности полидисперсных материалов любого минерального и зернового состава, предварительную тер120-130

Не впитывается до полного высыхания на материале

Не происходит

4700-5000

мообработку и псдачу материала осуществляют закрученным потоком теплр35 носителя, подаваемого в камеру сверху, а обработку производят газообразным гидрофобизатором, подаваеквлм в нижнюю часть камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Дисперсный I материал

Sxainu ut гам/

/