СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ


RU (11) 2304563 (13) C1

(51) МПК
C04B 28/00 (2006.01)
C04B 111/20 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.08.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2006110643/03 
(22) Дата подачи заявки: 2006.04.03 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.04.03 
(45) Опубликовано: 2007.08.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2096375 C1, 20.11.1997. RU 2023704 C1, 30.11.1994. RU 2024460 C1, 15.12.1994. RU 2101251 C1, 10.01.1998. SU 3956 A, С1.01.1949. SU 1802808 A3, 15.03.1993. SU 1423531 A1, 15.09.1988. SU 1474138 A1, 23.04.1989. GB 2106087 A, 07.04.1983. GB 1108488 A, 03.04.1968. 
(72) Имя изобретателя: Самардак Сергей Анатольевич (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Самардак Сергей Анатольевич (RU) 
(98) Адрес для переписки: 454084, г.Челябинск, ул. Каслинская, 17Б, кв.105, А.Н. Чернову 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве сырьевой смеси для силикатного кирпича и бетонов. В способе производства сырьевой смеси путем предварительной подготовки пыли-уноса известково-обжигательных печей и добавки, включающем их смешивание, в качестве добавки используют химически модифицированную золу ТЭС или смесь, мас.%: химически модифицированная зола ТЭС 1-99, натуральная зола ТЭС - остальное, при соотношении компонентов, мас.%: пыль-унос известково-обжигательных печей 5-20, добавка - остальное, химически модифицированную золу готовят путем обработки натуральной золы пересыщенным раствором гидрата окиси кальция и выдержки при повышенной или нормальной температуре 4-24 часов. Изобретение развито в зависимых пунктах. Технический результат: повышение прочности изделия при малых затратах труда и минимуме используемых сырьевых компонентов. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве сырьевой смеси для силикатного кирпича или бетонов.

Известен способ производства сырьевой смеси путем предварительной подготовки пыли-уноса известково-обжигательных печей и добавки, в качестве которой использована смесь отходов обогащения железных руд и пыли-уноса производства ферросилиция [1]. Недостатком данного аналога является сложность процесса, а также неиспользование золы - самого дешевого отхода производства.

Известен также другой способ производства сырьевой смеси [2]. Этот способ предусматривает выполнение следующих операций и приемов: предварительную подготовку пыли-уноса известково-обжигательных печей и добавки, их смешивание, увлажнение, выдерживание, доувлажнение, дополнительное перемешивание, причем в качестве добавки используют золу ТЭС, или смесь золы ТЭС 15-90 мас.% и песка - остальное, или смесь феррохромовой пыли 1-2 мас.% и золы ТЭС - остальное, или смесь пыли-уноса цементных печей 5-10 мас.% и золы ТЭС - остальное, или смесь двуводного гипса 1-3 мас.% и золы ТЭС остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%: пыль-унос известково-обжигательных печей 7-25, добавка - остальное.

Этот известный способ [2] принят в качестве прототипа предложенного способа.

Недостаток прототипа в его многодельности, многокомпонентности (прототип включает в себя шесть технологических операций, не считая процесса приготовления добавки, и первый, единственный самостоятельный, пункт формулы изобретения предусматривает использование шести различных веществ), кроме того, изделия, выполненные из приготовленной смеси, обладают малой прочностью.

Задачей данного изобретения является создание такой совокупности операций и приемов, при которой производимая сырьевая смесь обеспечивает получение более прочных изделий при меньших затратах труда и минимуме используемых сырьевых компонентов.

Сущность предложенного способа в следующем: он, как и прототип, предусматривает предварительную подготовку пыли-уноса известково-обжигательных печей и добавки, включающую их смешивание; особенность предложенного способа в том, что в качестве добавки используют химически модифицированную золу ТЭС или смесь натуральной золы ТЭС с химически модифицированной золой в соотношении, мас.%: химически модифицированная зола 1-99, натуральная зола - остальное, при следующем соотношении компонентов, мас.%: пыль-унос известково-обжигательных печей 5-20, добавка - остальное, при этом химически модифицированную золу готовят путем обработки натуральной золы пересыщенным раствором гидрата окиси кальция. Под термином «натуральная зола» понимается зола ТЭС, сухая или гидроудаленная, без какой-либо модификации. Предварительная подготовка компонентов заключается в их доставке, удалении крупных инородных включений (арматура, ветки и т.п.), при необходимости их подсушивают или увлажняют и пр. Предложенный способ предусматривает обязательное использование всего двух компонентов - золы и извести.

Исследования по источникам патентной и научно-технической информации показали, что заявляемый способ не известен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Зола ТЭС содержит аморфный кремнезем, благодаря чему обладает свойствами пуццоланы, в присутствии воды она даже при нормальной температуре активно взаимодействует с окислами кальция, при этом поверхность зерен золы покрывается новообразованиями в виде низкоосновных гидросиликатов кальция, являющихся непременными компонентами твердеющего цемента. Благодаря такой модификации поверхность зерен золы приобретает повышенное сродство с минеральными вяжущими - с цементом и известью, что обеспечивает прочность зоны их контакта.

Химическая модификация поверхности зерен золы происходит при контакте поверхности зерен золы с пересыщенным раствором гидрата окиси кальция; тот же результат (с образованием раствора) наблюдается и в случае контакта влажной золы с окислами кальция, например, если в гидроудаленную золу, содержащую 15 и более процентов воды (см. ГОСТ 25592-91, п.1.3.13) попадает достаточное количество известкового компонента (кипелки, пушонки или пыли-уноса известково-обжигательных печей), то в кратчайшие сроки вся содержащаяся в золе вода превращается в пересыщенный раствор гидрата окиси кальция и начинает взаимодействовать с аморфным кремнеземом золы. Важной особенностью этого процесса является то, что для получения пересыщенного раствора гидрата окиси кальция при нормальной температуре достаточно всего 0,18 вес.% этого вещества в воде, окружающей зерно золы, т.е. для модификации поверхностного слоя зерен золы требуется незначительное количество гидрата окиси кальция.

Заметный эффект модификации наблюдается уже через 24 часа взаимодействия при нормальной температуре, а при t=100°С этот срок сокращается до 4-6 часов. При температурах выше 100°С возможна частичная дегидратация новообразований, что способствует дополнительному упрочнению зоны контакта.

Получаемую по данному изобретению сырьевую смесь можно использовать в производстве или силикатного кирпича, или различных бетонов, в том числе ячеистых; в последнем случае в смесь добавляют воду, цемент и порообразователи.

Бесцементную сырьевую смесь целесообразно хранить перед использованием не более 6 часов, а содержащую цемент - не более 2 часов. 

В качестве факультативных признаков предусмотрены следующие:

а) перед приготовлением добавки химически модифицированную золу выдерживают в пропарочной камере 6-12 часов при температуре 80-160 С;

б) перед приготовлением добавки, химически модифицированную золу выдерживают в автоклаве в течение 4-6 часов при давлении 8-12 ати;

в) после выдержки при повышенной температуре химически модифицированную золу диспергируают, например, путем помола в шаровой мельнице;

г) в зависимости от вида формуемых изделий в приготовленную смесь добавляют воду, цемент, порообразователь.

Технический результат: повышение прочности изделия при меньших затратах труда и минимуме используемых сырьевых компонентов.

Конкретный пример выполнения способа. Экономичный вариант выполнения способа не предусматривает специального приготовления пересыщенного раствора гидрата окиси кальция для последующей обработки им золы, а ориентирован на получение указанного раствора непосредственно в золе. Для этого гидроудаленную золу ТЭО, при ее естественной влажности (или специально увлажненную сухую золу), с помощью транспортирующего механизма (ленточного транспортера, нории, шнека и т.п.) подают в бункер-реактор, и одновременно туда поступает непрерывной струей известковый компонент (пушонка, кипелка, промышленные известковые отходы и т.п.) За счет имеющейся влажности золы образуется пересыщенный раствор гидрата окиси кальция, раствор взаимодействует с аморфным кремнеземом золы; при нормальной температуре этот процесс длится не менее 24 часов, а при повышенной - 4-12 часов, образуя на поверхности зерен низкоосновные гидросиликаты кальция. Таким образом получается модифицированная зола, которая либо выполняет роль добавки, либо ее впоследствии смешивают с натуральной золой, получая добавку, а при смешивании добавки с пылью-уносом известково-обжигательных печей образуется предлагаемая сырьевая смесь.

В особых случаях, с целью увеличения в золе количества новообразований, часть модифицированной золы может быть направлена на термообработку в пропарочные камеры или в автоклавы; после выдержки при повышенной температуре модифицированную золу измельчают, например, путем помола в шаровой мельнице, а при необходимости и дегидратируют, выдерживая при t 300°С в течение 10-20 часов.

Опытная проверка показала, что модификация золы при нормальной температуре способствует повышению прочности изделий. В таблицах 1 и 2 приведены результаты, полученные при использовании известного способа [2] (прототипа), а в таблице 3 - предложенного способа; испытывалось четыре варианта реализации предложенного способа:

1. Количество химически модифицированной золы в добавке 1%, при содержании в сырьевой смеси 12% пыли-уноса известково-обжигательных печей.

2. Модифицированной золы в добавке 10%, количество в смеси пыли известково-обжигательных печей 12%.

3. Количество химически модифицированной золы в добавке 100%, а пыли известково-обжигательных печей в сырьевой смеси 12%.

4. Модифицированной золы в добавке 100%, количество пыли в сырьевой смеси 11%.

Таблица 1 
Составы сырьевой смеси в соответствии с прототипом способа 
№ состава Зола ТЭС Песок Пыль-унос известково-обж. печей Двуводный гипс Ферропыль Пыль-унос цементных 
1 88 - 12 - - - 
2 70 18 12 - - - 
3 30 58 12 - - - 
4 87 - 11 2 - - 
5 87 - 11 - 2 - 
6 84 - 11 - - 5 


Таблица 2 
Свойства смеси-прототипа 
№ состава Прочность, МПА Плотность, кг/м Морозостойкость циклов 
1 12,0 1300 25 
2 12,5 1340 25 
3 13,3 1400 25 
4 13,0 1380 25 
5 13,5 1410 35 
6 12,5 1340 25 


Таблица 3 
Свойства сырьевой смеси, получаемой предложенным способом 
№ состава Прочность, МПа Плотность, кг/м Морозостойкость циклов 
1 12.2 1290 25 
2 13.9 1390 25 
3 15.1 1400 35 
4 14.9 1370 35 


Источники информации:

1. RU, патент №2024460, кл. С04В 28/22, 1994.

2. RU, патент №2096375, кл. С04В 28/18, С04В 111: 20 (прототип).




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ производства сырьевой смеси путем предварительной подготовки пыли-уноса известково-обжигательных печей и добавки, включающий их смешивание, отличающийся тем, что в качестве добавки используют химически модифицированную золу ТЭС или смесь натуральной золы ТЭС с химически модифицированной золой ТЭС в соотношении, мас.%:

химически модифицированная зола 1-99 
натуральная зола остальное 


при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пыль-унос известково-обжигательных печей 5-20 
добавка остальное, 


при этом химически модифицированную золу готовят путем обработки натуральной золы пересыщенным раствором гидрата окиси кальция и выдержки при повышенной или нормальной температуре в течение 4-24 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку осуществляют в пропарочной камере в течение 6-12 ч при температуре 80-100°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку осуществляют в автоклаве в течение 7-16 ч при давлении 8-12 ати.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что после указанной выдержки химически модифицированную золу диспергируют, например, путем помола в шаровой мельнице.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от вида формуемых изделий, в приготовленную сырьевую смесь добавляют воду, цемент, порообразователь