close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9107

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 9107
(13) C1
(19)
(46) 2007.04.30
(12)
7
(51) C 04B 14/12, 18/30,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
22/08
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМЗИТА
(21) Номер заявки: a 20040123
(22) 2004.02.20
(43) 2005.09.30
(71) Заявитель: Марцелев Владимир Станиславович (BY)
(72) Авторы: Марцелев Владимир Станиславович; Ястремский Валерий
Леонидович (BY)
(73) Патентообладатель: Марцелев Владимир Станиславович (BY)
(56) SU 874703, 1981.
SU 1738776 A1, 1992.
SU 1512945 A1, 1989.
SU 1271841 A1, 1986.
RU 2134671 C1, 1999.
SU 1738777 A1, 1992.
SU 874708, 1981.
BY 9107 C1 2007.04.30
(57)
1. Сырьевая смесь для получения керамзита, включающая глинистое сырье, кальцинированную соду и отходы производства, отличающаяся тем, что в качестве отходов производства содержит твердые отходы химической и электрохимической обработки металлов металлургического производства, имеющие влажность 65 %, и, при необходимости,
дополнительно содержит известь или железосодержащий компонент при следующем соотношении компонентов, мас. %:
глинистое сырье
75,9-94,4
сода кальцинированная
0,1-0,2
твердые отходы химической и электрохимической
обработки металлургического производства
5,0-20,0
известь или железосодержащий компонент
0,5-4,0.
2. Сырьевая смесь для получения керамзита по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащего компонента содержит окалину или железный сурик.
Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству керамзита - искусственного заполнителя для легких бетонов, и может быть использовано при получении керамзита из глинистого сырья и отходов металлургических
производств.
В настоящее время из уровня техники известны сырьевые смеси для получения керамзита, состоящие из глины и различных по химической природе добавок, являющихся отходами различных производств. В частности, в патенте RU 2 111 186, МПК С 04В 14/12,
1996 описано использование минеральной добавки в виде отходов неслюдяного производства, образующихся при переделе руд. В патенте RU 2 171 236, МПК С 04В 14/12, 1999
описано использование в смеси для изготовления керамзита органической добавки, а
именно осадка, полученного при фильтрации промывных сточных вод производства пластификаторов. В патенте RU 2 134 671, МПК С 04В 38/06, 1998 описано использование
надсмольных вод, являющихся отходами в производстве фенолформальдегидных смол, и
дополнительно шламов очистки сточных вод травильного и гальванического производств.
Использование отходов гальванического производства в виде добавки к сырьевой смеси
описано также в патенте RU 2 023 7/00, МПК С 04В 14/12, 1991. Использование смешан-
BY 9107 C1 2007.04.30
ной минерально-органической добавки в виде осадка после биологической очистки бытовых сточных вод описано в патенте RU 2 059 582, МПК С 04В 14/12, 1993.
Наиболее близкой к заявляемой смеси по достигаемому результату (прототипом) является сырьевая смесь для получения керамзита, описанная в а. с. СССР 874703, 1981, которая состоит из глинистого сырья, кальцинированной соды и отходов производства. Однако физико-химические характеристики известной смеси не обеспечивают необходимые
потребительские качества керамзита.
Задача изобретения заключается в получении керамзита, обладающего повышенной
прочностью и низким коэффициентом теплопроводности. Еще одной задачей, которая
решается при изготовлении керамзита с улучшенными потребительскими свойствами, является утилизация отходов химической и электрохимической обработки металлов металлургического производства и, следовательно, улучшение экологии.
Поставленная задача решается заявляемым составом сырьевой смеси для получения
керамзита, включающим, мас. %:
глинистое сырье
75,9-94,4
соду кальцинированную
0,1-0,2
твердые отходы химической и электрохимической
обработки металлов металлургического производства и, при необходимости,
5,0-20,0
известь или железосодержащий компонент
0,5-4,0.
Отходы химической и электрохимической обработки металлов металлургического
производства представляют собой смесь гидроксидов, фосфатов и сульфатов железа, кальция, меди и цинка. Влажность отходов составляет 65 мас. %.
В качестве железосодержащего компонента используют окалину, железный сурик и т.п.
Согласно изобретению, керамзит получают следующим образом. Компоненты сырьевой смеси: глину, соду кальцинированную, шлам и, при необходимости, известь или железосодержащий компонент в указанных выше количествах смешивают с необходимым
количеством воды в глиноболтушке. Массу перемешивают до гомогенного состояния и
подают на термообработку. Термообработка приготовленной массы происходит во вращающейся печи непрерывного действия с различными температурными зонами. При температуре 100-120 °С происходит высушивание массы. При температурах 1050-1150 °С начинается процесс вспучивания глины с образованием пористой структуры гранул.
Гранулы готового продукта просеиваются для получения фракций 0,5-10 мм, 10-20 мм.
Заявляемое изобретение отвечает критерию "новизна", так как из общедоступных источников информации неизвестна сырьевая смесь для получения керамзита, характеризующаяся указанной выше совокупностью существенных признаков.
Заявляемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень".
В связи с тем, что прочность неорганических материалов и их реакционная способность увеличиваются при образовании твердых растворов или композитов, предлагается
для повышения прочности алюмосиликатов, из которых состоит керамзит, до их обжига
вводить в смесь с вспучивающейся глиной от 5 до 20 мас. % шламов, представляющий собой отходы химической и электрохимической обработки металлов металлургического
производства, и, при необходимости, от 0,5 до 4 % извести или от 0,5 до 4 % железосодержащего компонента. После их смешивания в виде суспензии с глиной и последующего
обжига из шламов синтезируются, в том числе, и соединения со структурой шпинели
MeFe2O4, имеющие простую кубическую решетку, что позволяет им легко образовать
твердые растворы с алюмосиликатами. В результате образования таких твердых растворов
повышается реакционная способность смеси с увеличением вспучиваемости, что позволяет уменьшить время ее обжига и снизить расход топлива. Кроме того, образование этих
твердых растворов повышает прочность керамзита.
Поскольку состав шламов непостоянен, для образования максимально возможного количества фазы со структурой шпинели при необходимости проводят дошихтовку этих шламов
специальными добавками. В случае, если в шламах содержится больше ионов железа, чем его
количество, которое связывается при обжиге с имеющимися ионами двухвалентных металлов
2
BY 9107 C1 2007.04.30
с образованием шпинельной фазы, то дошихтовку проводят известью. При этом в ходе обжига будет образовываться феррит кальция, в который и войдет избыток оксида железа.
В случае, если в шламе содержится больше ионов двухвалентных металлов, чем то их
количество, которое необходимо для образования с ионами железа фазы со структурой
шпинели, то дошихтовку проводят железосодержащими компонентами, например железной окалиной или суриком.
Количество вводимых добавок рассчитывается на основе химического анализа состава
шлама. После обжига шламов в них присутствуют также мелкодисперсные фосфат и
сульфат кальция. Высокая степень дисперсности этих соединений позволяет обеспечить
хорошую гомогенность их распределения в синтезируемом керамзите. Возникающий при
этом композитный материал имеет повышенную прочность.
Кроме отмеченного повышения прочности за счет образования композита вводимые
добавки шламов после обжига улучшают и теплоизоляционные свойства керамзита. Это
становится возможным благодаря тому, что теплоемкость соединений со структурой шпинели (MeFe2O4) и теплоемкость фосфата кальция существенно выше теплоемкости алюмосиликатов.
Дж
c oр , 298 (MeFe 2 O 4 ) = 143,0
,
где Me = Zn, Fe, Cu ,
моль ⋅ К
Дж
c oр , 298 (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) = 231,6
,
моль ⋅ К
Дж
c oр , 298 (алюмосиликат) = 60
,
моль ⋅ К
При этом коэффициенты теплопроводности указанных соединений приблизительно
одинаковы.
Образование при обжиге шламов соединений со структурой шпинели, фосфата и сульфата кальция приводит к увеличению прочности керамзита за счет образования твердого
раствора и возникновения композитной структуры с алюмосиликатом. Увеличиваются
также теплоизоляционные свойства образующегося композитного материала.
В качестве отходов химической и электрохимической обработки металлов металлургического производства возможно использование отходов сталеплавильных цехов Белорусского металлургического завода. Химический состав указанных отходов после просушки при температуре 105 °С представлен в табл. 1.
Таблица 1
Наименование компонента
Содержание компонента, мас. %
Fe2O3, %
10-40
ZnO, %
1-7
CuO, %
1-5
CaO, %
20-45
MgO, %
0-5
NiO, %
0-0,9
MnO, %
0-0,8
SiO2, %
0-3
SO3, %
2-30
P2O5, %
1-20
−
2-3
Cl
Нижеперечисленные примеры подтверждают возможность осуществления изобретения, не ограничивая его объема.
Пример 1.
Общая методика получения заявляемой сырьевой смеси с использованием железосодержащего компонента.
Глину смешивают с содой кальцинированной, шламом и железной окалиной или суриком в глиноболтушке. Полученную массу подают во вращающуюся печь с градиентом тем3
BY 9107 C1 2007.04.30
пературы. В холодной зоне происходит сушка образовавшихся гранул, а в горячей зоне вспучивание. После обжига гранулы керамзита охлаждают и испытывают по ГОСТ 9758-86.
Пример 2.
Общая методика получения заявляемой сырьевой смеси с использованием извести.
Глину смешивают с содой кальцинированной, шламом и известью в глиноболтушке.
Полученную массу подают во вращающуюся печь с градиентом температуры. В холодной
зоне происходит сушка образовавшихся гранул, а в горячей зоне вспучивание. После обжига гранулы керамзита охлаждают и испытывают по ГОСТ 9758-86.
Конкретные примеры составов сырьевой смеси, полученные по вышеприведенным
методикам, и свойства керамзита представлены в таблице в сопоставлении с известным.
Таблица 2
Показатели
1
2
Содержание компонентов в смеси,
мас. %
Глина
94,35 88,35
Сода кальциниро0,15 0,15
ванная
Шлам
5
10
Известь
0,5
1,5
Характеристики
керамзита:
Прочность при
5,0
5,4
сжатии, МПа
Теплопровод0,055 0,051
ность, Вт/(м2⋅К)
Показатели
1
2
Предлагаемый состав
3
4
5
6
7
8
Известный
81,85 75,85 94,35 88,35 82,85 77,35
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
0,15
15
3,0
20
4,0
5
0,5
10
1,5
15
2,0
20
2,5
6,1
6,5
6,0
6,5
7,5
7,5
0,045
0,04
3
1,0-1,7
0,055 0,040 0,038 0,038 0,059-0,070
Предлагаемый состав
4
5
6
Таблица 3
Известный
7
8
Содержание компонентов в смеси,
мас. %
Глина
94,35 88,35 81,85 75,85 94,35 88,35 82,85 77,35
Сода кальциниро0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0.15
0,15
ванная
Шлам
5
10
15
20
5
10
15
20
Окалина или сурик 0,5
1,5
3,0
4,0
0,5
1,5
2,0
2,5
Характеристики
керамзита:
Прочность при
4,9
5,2
5,9
6,6
6,1
6,4
7,5
7,2
1,0-1,7
сжатии, МПа
Теплопровод0,053 0,05 0,042 0,040 0,054 0,042 0,035 0,030 0,059-0,070
ность, Вт/(м2⋅К)
Таким образом, керамзит, полученный из заявленной сырьевой смеси, обладает улучшенными свойствами, что позволяет повысить теплоизоляционные свойства и прочность
строительных конструкций.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
96 Кб
Теги
by9107, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа