способ получения стеклокерамзита и порокерамики из трепелов и опок

Формула изобретения

Способ получения стеклокерамзита и порокерамики, включающий предварительный помол кремнесодержащей смеси из трепелов и опок и последующее смешение ее с щелочным компонентом - едким натром, грануляцию полученной смеси, вспучивание и спекание во вращающейся печи, отличающийся тем, что указанную кремнесодержащую смесь предварительно подвергают помолу до фракции 3-5 мм с последующей сушкой при температуре 600°C до влажности 10%, повторный помол до получения порошка фракции 0,315 мм, далее полученный порошок последовательно подвергают грануляции и химизации в турбулентном грануляторе, куда дозированно поступает порошок и раствор едкого натра, с получением гранул фракции от 1,5 до 2,5 мм, далее полученные гранулы подвергают повторной грануляции и химизации в тарельчатом грануляторе, куда дозированно поступают полученные гранулы, указанные порошок и раствор едкого натра, с получением гранул окончательной фракции от 5 до 7 мм с влажность 45% по массе, которые подвергаются сушке, вспучиванию и спеканию до достижения коэффициента вспучивания от 2,2 до 5,5 в зависимости от заданной рецептуры, во вращающейся подовой печи с температурой 740-760°C в течение 15-20 мин, или осуществляют термообработку гранул на электроконвейере в процессе доставки их потребителю.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной индустрии, к способу получения полуфабриката для изготовления стеклокерамзита и порокерамики.

Известный из книги В.Н. Иваненко "Строительные материалы и изделия из кремнистых пород". - Киев: Будiвельнiк:, 1978, 120 с. способ получения материала заключается в том, что смешивают кремнеземсодержащий компонент, щелочной компонент и воду с получением исходной смеси, в которой отношение содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента находится в диапазоне значений от 0,08 до 0,40 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды находится в диапазоне значений от 1,6 до 5,3. Перед смешиванием из кремнеземсодержащего компонента частично удаляют физическую воду (сушат) и затем измельчают до основной фракции менее 0,14 мм. Смесь исходных компонентов перемешивают и получают гомогенную массу, которую выдерживают не менее двух часов для протекания реакций силикатообразования и получения силикатной массы, которой заполняют формы и нагревают до температуры ее вспучивания в диапазоне температур 650-900°C с последующим остыванием до температуры окружающей среды и извлечением из форм строительного материала. Вспучивание силикатной массы обеспечивается за счет паров воды. Пар образуется из воды, получаемой при частичной дегидратации в указанном температурном интервале некоторых видов гидроксидов, содержащихся в силикатной массе. Также в парообразовании участвует физическая вода, находящаяся в силикатной массе. Недостатком этого способа является невысокое качество получаемого материала, проявляющееся в неоднородности пористости и неудовлетворительном сочетании характеристик материала - плотности, прочности при сжатии и коэффициенте теплопроводности. Указанный недостаток объясняется тем, что в способе в процессе парообразования участвуют одновременно физическая вода и химическая вода некоторых видов гидроксидов, дегидратирующих при температуре вспучивания. Другим фактором, влияющим на низкое качество получаемого материала, является то, что вспучиванию подвергают силикатную массу высокой влажности, отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды находится в диапазоне значений от 1,6 до 5,3. Это создает условия для агрегирования ("склеивания") частиц массы, что приводит к образованию пустот, крупных пор и сообщающихся (открытых) пор.

Известен строительный материал и способ его получения по патенту RU 2442762 C1, кл. C04B 38/08, опубл. 20.02.2012.

Способ получения легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала включает смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента, гомогенизацию сырьевой смеси, предварительный обжиг гранулированной сырьевой смеси, помол обожженных гранул и обжиг размолотого порошка в металлических формах, причем предварительно осуществляют обработку кремнеземсодержащего компонента на камневыделительных вальцах для удаления труднодробимых включений. В качестве кремнеземсодержащего компонента используют диатомит или трепел и/или опоку, содержащие активный кремнезем, а в качестве щелочного компонента - смесь каустической соды и кальцинированной соды в соотношении 0,5-0,8/1. Смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента осуществляют с обеспечением содержания массовой доли в сухой сырьевой смеси каустической соды 6-12% и кальцинированной соды 8-15%. Гомогенизацию сырьевой смеси осуществляют путем обработки в шнековом прессе с фильтрующей решеткой с размером ячеек 5-25 мм. Предварительный обжиг гранулированной сырьевой смеси осуществляют при температуре 500-600°C во вращающейся печи, а обжиг размолотого порошка в металлических формах осуществляют в печи путем подъема температуры до 680-800°C со скоростью 60-80°C/ч, с последующей изотермической выдержкой при максимальной температуре в течение 1-3 часов, охлаждением от максимальной температуры до 600°C со скоростью 30-50°C/ч и от 600 до 50°C со скоростью 50-60°C/ч.

Раскрытие изобретения

Задача предлагаемого способа заключается в получении стеклокерамзита и порокерамики.

Поставленная задача состоит в том, что в известном способе получения легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкторского материала, включающем предварительный помол кремнесодержащей смеси, ее смешение с щелочным компонентом, получения гранул в шнековом прессе и их обжиг во вращающейся печи, согласно изобретению кремнесодержащая смесь, состоящая из трепелов и опок, подвергается двойному помолу с промежуточной сушкой и двойной грануляции в турбулентном и тарельчатом грануляторах с последующей подсушкой, вспучиванием и спеканием во вращающейся подовой печи. При этом в первом грануляторе происходит предварительная закатка и химизация гранул, а во втором грануляторе - окончательная закатка и химизация гранул. Поскольку гранула после подсушки имеет большую прочность, предусмотрена доставка гранул ближе к потребителю и термообработка на электроконвейере.

Способ получения стеклокерамзита и порокерамики, включающий предварительный помол кремнесодержащей смеси из трепелов и опок и последующее смешение ее с щелочным компонентом - едким натром, грануляцию полученной смеси, вспучивание и спекание во вращающейся печи, согласно изобретению указанную кремнесодержащую смесь предварительно подвергают помолу до фракции 3-5 мм с последующей сушкой при температуре 600°C в течение 30-40 минут в зависимости от карьерной влажности до влажности 10%, повторный помол до получение порошка фракции 0,315 мм, далее полученный порошок последовательно подвергают грануляции и химизации в турбулентном грануляторе, куда дозированно поступает порошок и раствор едкого натра, с получением гранул фракции от 1,5 до 2,5 мм, далее полученные гранулы подвергают повторной грануляции и химизации в тарельчатом грануляторе, куда дозированно поступают полученные гранулы, указанные порошок и раствор едкого натра, с получением гранул окончательной фракции от 5 до 7 мм с влажность 45% по массе, которые подвергаются сушке, вспучиванию и спеканию до достижения коэффициента вспучивания от 2,2 до 5,5 в зависимости от заданной рецептуры, во вращающейся подовой печи с температурой 740-760°C в течение 15-20 минут, или осуществляют термообработку гранул на электроконвейере при температуре от 740 до 760°C в процессе доставки их потребителю.

Осуществление изобретения

В разработанном способе получения строительных материалов таких, как стеклокерамзит и порокерамика, сохранены свойства прототипов, наиболее важным из которых является использование доступных широко используемых кремнистых пород, таких как трепел и опока. Результат достигается тем, что добытые в карьере опока и трепел предварительно перемалываются до фракции 3-5 мм, затем сушатся при температуре 600°C в течение 30-40 минут в зависимости от карьерной влажности до влажности 10%, затем подаются в расходный бункер. Из бункера высушенный материал подается на мельницы, где происходит помол до фракции 0,315 мм. Далее порошок подается в расходный силос, а затем в бункера-дозаторы грануляционного цеха. В грануляционном цехе на основе чешуированного едкого натра готовится раствор едкого натра. Порошок дозированно поддается на турбулентный гранулятор и одновременно туда подается через форсунки раствор едкого натра. В турбулентном грануляторе происходит предварительная химизация и закатывание гранул зародышей от 1,5 до 2,5 мм. Затем гранулы-зародыши подаются на тарельчатый гранулятор, куда дозированно подается порошок и через форсунки - раствор едкого натра. На тарельчатом грануляторе происходит закатка гранул от 5 до 7 мм. Влажность гранул на выходе состаляет 45% по массе. Этот метод получения гранул является полусухим. Лабораторно отработаны и опробованы рецептуры получения полупромышленным способом гранул для получения стеклокерамзита объемной массой от 150 кг/м куб. до 300 кг/м куб. Далее гранулы подаются во вращающуюся подовую печь, где происходит подсушка и полная химизация гранул, а затем их спекание и вспучивание в зависимости от заданной рецептуры с коэффициентом вспучивания от 2,2 до 5,5. Температура в зоне спекания и отжига составляет от 740 до 760°C и зависит от рецептуры. Время прохождения термического процесса занимает от 15 до 20 мин при производительности 4,2 т/ч и зависит от марки и рецептуры конечного продукта. Поскольку гранула после подсушки до 10% имеет большую прочность, предусмотрена доставка гранул ближе к потребителю и термообработка на электроконвейере с температурой от 740 до 760°C.

Отличие указанного способа от существующих аналогов заключается в следующем.

Во всех предлагаемых способах применяется большое количество воды (более 70%) в растворах для химизации кремнесодержащих компонентов. Затем пластичный способ получения гранул реализовать технически очень сложно. Затем из гранул нужно удалить воду что ведет к увеличению расхода энергоресурсов, а следовательно приводит к большому увеличению стоимости. Есть методы химизации компонентов превращением компонентов в суспензию с дальнейшим распылением в сушильных башнях для получения порошка, который затем гранулируется или применяется для получения теплоизоляционных материалов. Все эти методы не нашли применения из-за большой себестоимости.

Разработанный метод позволяет при низком содержании воды (менее 50%) в растворе для химизации компонентов объединить процесс химизации и грануляции и получать полусухие гранулы высокой прочности.