способ получения каустического доломита

Формула изобретения

Способ получения каустического доломита, включающий 2-стадийную термообработку дробленого доломитового сырья нагреванием его сначала до 450-550^oC в течение 20-100 мин, а затем до 600-720^oC в течение 5-25 мин, отличающийся тем, что дробленое доломитовое сырье перед подачей на термообработку орошают раствором хлорида магния плотностью 1,2-1,3 г/см³ в количестве 0,5-3,0% от массы обжигаемого сырья.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к способам получения каустического доломита.

Известен способ получения каустического доломита, осуществляемый одностадийно при температуре 650-750^oC (см., например, авт.св. СССР N 156881, кл. C 04 B 2/10, 1963 г.). Однако активность получаемого этим способом вяжущего невысока: содержание свободного оксида магния, являющегося основным компонентом доломитового вяжущего, не превышает 13-15%.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения каустического доломита, включающий 2-стадийную термообработку дробленого доломитового сырья нагреванием его сначала до температуры 450-550^oC в течение 20-100 мин, а затем до температуры 600 - 720^oC в течение 5-25 мин (см., например, авт.св. СССР N 2063937, кл. C 04 B 9/00, 1993 г.). Известный способ существенно расширяет возможность использования сырья, содержащего различные примеси и загрязнения. При этом заметно возрастает активность получаемого вяжущего, содержание оксида магния в котором достигает 20%. Однако присутствие в вяжущем свободного оксида кальция в количестве 3% и более существенно снижает его качество, связывая в процессе твердения значительную массу солевого затворителя доломитового вяжущего - бишофита, что приводит к торможению реакции гидрации оксида магния и потере прочности цементного камня, а в последующие сроки твердения вызывает появление высолов на поверхности изделий.

Цель изобретения - повышение качества доломитового вяжущего за счет интенсификации процесса обжига, увеличения доли химически активного оксида магния и уменьшения содержания в вяжущем материале свободного оксида кальция.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения каустического доломита, включающем 2-стадийную термообработку дробленого доломитового сырья нагреванием его сначала до 450-550^oC в течение 20 - 100 мин, а затем 600 - до 720^oC в течение 5 - 25 мин, доломитовое сырье перед подачей на термообработку орошают раствором хлорида магния. Причем раствор хлорида магния берут плотностью 1,2-1,3 г/см³ в количестве 0,5-3,0% от массы обжигаемого сырья.

Проведенный анализ уровня техники и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Способ осуществляют следующим образом.

Исходное доломитовое сырье подвергают дроблению до фракций 5-20 мм с последующей термообработкой. Перед подачей на термообработку дробленое сырье орошают раствором хлорида магния. В качестве раствора хлорида магния могут быть использованы как технические растворы, так и содержащие хлорид магния отходы производств, а также растворы на основе природного бишофита. При этом раствор берут плотностью 1,2-1,3 г/см³ в количестве 0,5-3,0% от массы обжигаемого сырья. Термообработку доломитового сырья осуществляют в две стадии: первая стадия - нагрев сырья до 450-550^oC в течение 20-100 мин, вторая стадия - последующий нагрев до 600-720^oC в течение 5-25 мин. После термообработки полученное доломитовое вяжущее подвергают охлаждению и помолу.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. В процессе термической обработки доломита по известным техническим решениям в нем, наряду с декарбонизацией углекислого магния, наблюдается уже примерно при 600^oC начало разложения углекислого кальция с выделением свободного оксида кальция, ухудшающего качество доломитового вяжущего. Согласно предлагаемому способу термической обработке подвергается доломит, покрытый пленкой хлорида магния, введенного путем орошения доломитового щебня непосредственно перед его термообработкой. Доломитовый щебень, орошенный раствором хлорида магния, на первой стадии процесса высушивается, при этом на поверхности частиц кристаллизуется бишофит - MgCl₂ 6H₂O. Далее в интервале 300-550^oC бишофит в процессе нагревания подвергается гидролизу с образованием основного хлорида магния Mg(OH)Cl, а затем, при температурах выше 550^oC, основной хлорид магния разлагается по уравнению

Mg(OH)Cl = MgO+HCl

с выделением хлористого водорода, который активно взаимодействует с доломитом по известной реакции кислотного вскрытия

MgCO₃(CaCO₃)+2HCl - MgCO₃ MgCl₂(CaCO₃ CaCl₂) + H₂O.

Проявляя высокую химическую активность, двойные соли в дальнейшем с повышением температуры диффундируют внутрь доломитового щебня и ускоряют реакцию разложения карбонатной части материала, связанной с оксидом магния. Таким образом, добавка водного раствора хлорида магния не только интенсифицирует процесс декарбонизации доломита, сдвигая его начало в область более низких температур, но и позволяет, при освобождении от CO₂ максимального количества оксида магния, сохранять от разложения молекулы углекислого кальция, что предотвращает появление свободного оксида кальция. Качество получаемого вяжущего при этом заметно возрастает.

В процессе промышленных испытаний нового способа отмечалось также существенное снижение пыления доломитового щебня за счет связывания пыли на поверхности частиц щебня раствором хлорида магния.

Ниже приведены примеры осуществления способа.

Пример 1. Исходное доломитовое сырье подвергают дроблению до фракций 5-20 мм с последующей термообработкой. Перед подачей на термообработку дробленое сырье орошают раствором хлорида магния на основе природного бишофита. При этом раствор плотностью 1,3 г/см³ берут в количестве 0,5% от массы обжигаемого сырья. Термообработку подготовленного таким образом доломитового сырья осуществляют в две стадии: первая стадия - нагрев до 450-550^oC в течение 20-100 мин, вторая стадия - последующий нагрев доломитового сырья до 600-720^oC в течение 5-25 мин. После термообработки полученное доломитовое вяжущее подвергают охлаждению и помолу.

Пример 2. Получение доломитового вяжущего согласно примеру 1. При этом раствор хлорида магния для орошения берут плотностью 1,25 г/см³ в количестве 1,5% от массы обжигаемого сырья.

Пример 3. Получение доломитового вяжущего - как в примере 1, при этом раствор бишофита берут плотностью 1,2 г/см³ в количестве 3,0% от массы обжигаемого доломита.

Проведенные эксперименты показали, что орошение доломитового сырья раствором бишофита в количестве менее 0,5% (от массы доломита) в незначительной степени снижает содержание свободного оксида кальция в доломитовом вяжущем. Использование же раствора бишофита в количестве более 3,0% приводит к зашлаковыванию обжигаемого сырья, а также перерасходу солевого раствора. Более концентрированные растворы (плотностью более 1,3 г/см³) затрудняют их подачу через различные трубопроводы и форсунки, а концентрация раствора бишофита менее 1,2 г/см³ нерациональна в связи с увеличением затрат на испарение воды.

Результаты химического анализа доломитового вяжущего, полученного согласно примерам 1-3 и прототипу, приведены в таблице.

Как видно, предлагаемый способ получения каустического доломита позволяет получать высококачественное доломитовое вяжущее, содержащее свободный оксид кальция в количестве не более 1,2%. При этом содержание активного оксида магния, составляющего основу этого вяжущего, близко к теоретически возможному. При солевом затворении раствором хлорида магния (бишофита), вяжущее проявляет значительную активность уже с первых минут затворения, обеспечивая интенсивное протекание реакции гидратации оксида магния и, благодаря незначительному содержанию в вяжущем свободного оксида кальция, максимальное связывание оксида магния с образованием высокопрочных продуктов твердения - гидроксида магния, а также двойных солей.