СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО

Название	СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО
Разработчик (Авторы)	Федорчук Юрий Митрофанович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2277515
Дата регистрации	10.06.2006
Правообладатель	Томский политехнический университет, Федорчук Юрий Митрофанович
Область применения (класс МПК)	C04B 11/06 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Предлагаемое изобретение относится к производству гипсовых вяжущих материалов, а именно ангидритового вяжущего, и может найти применение для получения ангидритового вяжущего из кислого сульфат-кальциевого отхода фторофодородного производства - фторангидрита.

Известно, что ангидритовое вяжущее получают из природного минерального сырья - гипсосодержащих горных пород и из искуственных минеральных материалов - гипсосодержащих отходов химической промышленности. Однако чаще используются природные минеральные вещества - двуводный природный гипс или гипсовый камень (далее природный гипс) и безводный гипс или природный ангидрит (далее природный ангидрит). Технологические процессы получения ангидритового вяжущего из природного гипса и природного ангидрита весьма сходны и отличаются, в основном, режимом тепловой обработки исходного минерального сырья перед измельчением или помолом (Бутт Ю.М. и др. Технология вяжущих веществ. Изд. "Высшая школа", М., 1965 г., с.23-80; Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. "Стройиздат", М., 1986 г., с.16-63; Клюковский Г.И. Общая технология строительных материалов. Изд. «Высшая школа», М., 1976 г., с.223-226).

Известен способ получения ангидритового вяжущего из природного гипса (Бутт Ю.М. и др. Технология вяжущих веществ. Изд. "Высшая школа", М., 1965 г., с.70-73). Сущность способа состоит в следующем. Добытый в горных выработках природный гипс подвергают дроблению в щековых, конусных или молотковых дробилках до размера кусков от 30 до 150 мм. Дробленый гипс обжигают во вращающейся или шахтной печи при температуре 600-700°С и смешивают с катализатором или активизатором (далее активизатор). В качестве активизатора преимущественно применяют известь, которую добавляют в количестве 2-5 мас.%. Иногда для этой же цели используют обожженный доломит или доломитовую пыль (3-8 мас.%), основной гранулированный доменный шлак (10-15 мас.%), сульфат глинозема (2 мас.%) и некоторые другие природные и искусственные минеральные вещества. Затем смесь обожженного природного гипса с добавкой активизатора измельчают в шаровой или роликово-маятниковой мельнице. Для получения товарного продукта - ангидритового вяжущего - измельченный материал разделяют на вибрационном сите, в циклоне или сепараторе на две фракции: до 80 мкм и более 80 мкм. Материал с размерами частиц до 80 мкм и является ангидритовым вяжущим.

Недостатки способа: использование в качестве сырьевых компонентов довольно дорогостоящих материалов, необходимость тепловой обработки природного гипса, ограниченные технологические возможности способа и некоторые другие недостатки, что в конечном итоге снижает потребительские свойства и повышает стоимость ангидритового вяжущего. Известен способ получения ангидритового вяжущего из природного ангидрита (Бутт Ю.М. и др. Технология вяжущих веществ. Изд. «Высшая школа», М., 1965 г., с.70-73. Прототип).

Способ заключается в следующем. Добытый из недр природный ангидрит дробят на щековой или валковой дробилке до размера кусков 30-50 мм, после чего его подвергают тепловой обработке (сушке) при температуре 170-180°С. Высушеный природный ангидрит смешивают с активизатором, в качестве которого, как уже указывалось выше, преимущественно применяют и известь, которую добавляют в количестве 2-5 мас.%. Реже для этой цели используют основной доменный шлак (его добавляют в количестве 10-15 мас.%), обожженный доломит или доломитовую пыль (3-8 мас.%), различные сульфаты и некоторые другие минеральные вещества. Затем смесь высушенного природного ангидрита и активизатора, в частности извести, измельчают в шаровой, роликовой или иной мельнице. Полученную смесь тонкого помола посредством циклона и вибрационного сита разделяют на две фракции по крупности частиц вяжущего: до 80 мкм и более 80 мкм. Товарный продукт - ангидритовое вяжущее - представляет собой порошок с размерами частиц не более 80 мкм. Следует заметить, что ангидритовое вяжущее, полученное указанным способом, используется в основном для приготовления штукатурных и отделочных растворов.

Недостатки вышеприведенного способа получения ангидритового вяжущего заключаются в том, что:

- в качестве сырьевых компонентов используются дорогостоящие минеральные материалы;

- для получения вяжущего необходима сушка природного ангидрита, что удорожает и усложняет способ;

- способ имеет ограниченные технологические возможности с точки зрения получения вяжущего, обладающего широким спектром применения.

Все это в конечном итоге снижает рентабельность производства и конкурентоспособность ангидритового вяжущего по сравнению с другими вяжущими материалами.

Известен способ получения гипсового вяжущего (А.С. №1794913, опубл. 15.02.2003). Способ заключается в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку - отход производства пентаэритрита, подвергают измельчению.

Цель изобретения - усовершенствовать технологию производства ангидритового вяжущего с тем, чтобы:

- использовать в качестве сырьевых компонентов более дешевые минеральные вещества - промышленные отходы химических и иных производств;

- можно было получать ангидритовое вяжущее различного назначения и применения;

- снизить себестоимость производства и повысить потребительские свойства ангидритового вяжущего.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе получения ангидритового вяжущего, заключающемся в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку, подвергают измельчению, в качестве фторангидрита используют гранулированный фторангидрит, в качестве добавки - ускоритель схватывания при следующем соотношении, в мас.%: гранулированный фторангидрит 100 и сверх 100% нейтрализатор 8-15, ускоритель схватывания 1-1,5, указанную смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице, а затем повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе, после чего полученное ангидритовое вяжущее разделяют на фракции менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм. В качестве нейтрализатора можно использовать дробленый известняк с размерами частиц не более 1 мм или карбидный ил - отход производства ацетилена или негашеную известь, в последнем случае используют также отработанную аккумуляторную кислоту с концентрацией не менее 10 мас.% для повышения марочности вяжущего. В качестве ускорителя схватывания можно использовать смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов. При измельчении в шаровой мельнице вводят сульфонол или волгонат в количестве до 0,02 мас.%

Сущность изобретения.

Смешивают в соотношении (мас.%) 100:(8-15):(1-1,5) гранулированный фторангидрит с размерами кусков до 50 мм, дробленый известняк, в частности отходы производства извести и керамики, с размерами частиц до 1,0 мм, и измельченный ускоритель схватывания. В качестве ускорителя схватывания используют высушенную смесь раствора отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и раствора отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов, либо соль одновалентного металла. Эту смесь сначала измельчают на шаровой мельнице, затем подвергают повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе. После этого, при помощи тканевого фильтра и циклонов с осадительными камерами порошок ангидритового вяжущего разделяют на фракции: менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм. При необходимости в сырьевую смесь на стадии помола вводят добавки, повышающие водостойкость и марочность вяжущего.

Далее сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены основные стадии технологического процесса получения ангидритового вяжущего.

Пример осуществления изобретения

В соответствии с технологической схемой получения ангидритового вяжущего, изображенной на чертеже, сначала приготавливают сырьевую смесь из ангидритового сырья 100 мас.% и сверх 100% нейтрализатора-известняка 15 и ускорителя схватывания - смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов 1,5. В качестве ангидритового сырья берут сульфаткальциевые отходы фтороводородного производства - гранулированный кристаллический фторангидрит с размерами гранул до 50 мм. Фторангидрит имеет следующий химический состав, мас.%:

В качестве нейтрализатора помимо известняка с размером частиц менее 1 мм можно использовать, в частности, отходы производства извести и керамики - дробленый известняк с размерами частиц менее 1,0 мм, или карбидный ил (гашеная известь с примесями угля, воды и адсорбированного на угле карбида кальция). Содержание минеральных компонентов известняка, мас.%:

Кроме того, нейтрализаторами могут служить негашеная известь, цемент или цементная пыль, обезвоженный карбидный ил, металлургический шлак и другие сыпучие щелочесодержащие материалы.

В качестве ускорителя схватывания применяют смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов. В то же время ускорителем схватывания могут являться кристаллические соли одновалентных металлов.

В случае необходимости для повышения водостойкости вяжущего в вышеуказанную смесь на стадии помола вводят сульфонол или волгонат в количестве 0,02%, а для повышения его марочности - отработанную аккумуляторную кислоту концентрацией не менее 10 мас.% (однако в этом случае в качестве нейтрализатора следует использовать негашеную известь).

Вышеуказанные компоненты сырьевой смеси в составе фторангидрита, известняка и ускорителя схватывания смешивают в бункере-смесителе и измельчают в шаровой мельнице. Полученный измельченный материал подвергают тонкому повторному измельчению и интенсивному перемешиванию в мельнице ударно-центробежного типа, в частности в дезинтеграторе. В процессе измельчения сырьевой смеси происходят следующие химические реакции:

Са(ОН)2+H2SO4=CaSO4+2H2O

СаСО3+H2SO4=CaSO4+Н2O+СО2

Ca(SO3F)2+2Н2O=CaSO4+Н2SO4+2HF

2HF+СаСО3=CaF2+H2O+CO2

Тонкоизмельченное и тщательно перемешанное вяжущее по трубопроводу направляют в систему пылеулавливания, где его с помощью пылеосадительной камеры, циклона и тканевого фильтра разделяют на фракции: более 80 мкм, 40-80 мкм и менее 40 мкм.

Фракцию вяжущего с размерами частиц более 80 мкм используют при изготовлении шлакоблоков, приготовлении штукатурных растворов и других строительных изделий, фракцию от 40 до 80 мкм - для получения шпаклевок, а фракцию менее 40 мкм - для получения пигментов и красок.

Полученное вяжущее соответствует по свойствам требованиям ГОСТа и имеет марку по прочности на сжатие не ниже 200, использование сульфонола или волгоната в количестве 0,02% позволяет повысить водостойкость вяжущего на 15-17%.

Предложенное изобретение позволяет утилизировать промышленные отходы, в частности фторангидрит, мелкую фракцию известняка при производстве извести, отработанные реагенты аккумуляторов и др.;

- исключить операцию тепловой обработки безводного гипса;

- получать ангидритовое вяжущее широкого спектра применения с более высокими потребительскими свойствами и относительно низкой стоимостью.

Формула изобретения

1. Способ получения ангидритового вяжущего, заключающийся в том, что смесь, включающую фторангидрит, нейтрализатор и добавку, подвергают измельчению, отличающийся тем, что в качестве фторангидрита используют гранулированный фторангидрит, в качестве добавки - ускоритель схватывания при следующем соотношении, мас.%:

Гранулированный фторангидрит 100

и сверх 100%

Нейтрализатор 8-15

Ускоритель схватывания 1-1,5

указанную смесь подвергают измельчению в шаровой мельнице, а затем повторному тонкому измельчению и интенсивному перемешиванию в дезинтеграторе, после чего полученное ангидритовое вяжущее разделяют на фракции менее 40 мкм, от 40 до 80 мкм и более 80 мкм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нейтрализатора используют дробленый известняк - в виде отхода производства извести и керамики с размерами частиц не более 1 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нейтрализатора используют обезвоженный карбидный ил - отход производства ацетилена.

4. Способ по п.1 , отличающийся тем, что в качестве нейтрализатора используют негашеную известь.

5. Способ по п.4 , отличающийся тем, что используют отработанную аккумуляторную кислоту с концентрацией не менее 10 мас.% для повышения марочности вяжущего.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ускорителя схватывания используют смесь растворов отработанной серной кислоты свинцовых аккумуляторов и отработанной калиевой щелочи никель-кадмиевых щелочных аккумуляторов.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при измельчении в шаровой мельнице вводят сульфонол или волгонат в количестве до 0,02 мас.%.

Изобретение "СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНГИДРИТОВОГО ВЯЖУЩЕГО" (Федорчук Юрий Митрофанович ) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога