способ производства сырьевой смеси

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.

Описание изобретения к патенту

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).