Способ подготовки керамической шликерной массы и линия для его осуществления

 

Использование: в производстве керамических изделий на основе технологии пластического формования, полусухого и жесткого формования при шликерной подготовке глиняного сырья. Сущность изобретения: способ наложения постоянного электрического поля на шликер проводят с изменением его напряженности от 0,1 В /см до заданной напряженности в последовательности EI Е2 Ез ... Езад, а импульсное электрическое поле накладывают с изменением частоты от 102 до 105 Гц. В линии для подготовки керамической шликерной массы аппарат для обезвоживания выполнен в виде злектрокинетического устройства и установлен за насосом для подачи шликера. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 28 В 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

В (21) 4782318/33 (22) 15.01.90 (46) 23.01.93. Бюл, N 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых (72) Б.П. Тарасевич, Е.А. Гонюх, А.Г. Ашмарин, М.В. Эйриш и В.М. Гонюх (73) Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых (56) Строительная керамика, Справочник.

M. Стройиздат, 1976, с, 290.

Авторское свидетельство СССР

N. 1339106, кл. С 04 В 22/02, 1987.

Коган 3.Б. Пути совершенствования оборудования технологических линий для производства керамических материалов.

Обзорная информация, вып, 2, сер. 6, М.:

ЦНИИТЭСтроймаш, 1981.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве керамических иэделий по технологии пластического формования, полусухого и жесткого прессования при шликерной подготовке глиняного сырья, Известны способ и линия для подготовки керамической массы по технологии полусухого прессования со шликерной подготовкой массы, включающий последовательно установленные ящичный подаватель, глиноболтушку. насос, сито, шламбассейн, бункер. конвейер, воздуходувку. распылительную сушилку (1).

Недостатками данного способа и линии для подготовки керамической массы явля„„Я „„1790499 АЗ (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КЕРАМИЧЕ-, СКОЙ ШЛИКЕРНОЙ МАССЫ И ЛИНИЯ

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в производстве керамических иэделий на основе технологии пластического формования, полусухого и жесткого формования при шликерной подготовке глиняного сырья. Сущность изобретения: способ наложения постоянного электрического поля на шликер проводят с изменением его напряженности от 0,1 В/см до заданной напряженности в последовательности E1 < E2 < E3 « ... Езбл, а импУльсное электрическое поле накладывают с изменением частоты от 10 до 10 Гц. В

2 линии для подготовки керамической шликерной массы аппарат для обезвоживания выполнен в виде электрокинетического устройства и установлен за насосом для подачи шликера. 2 с.п. и 1 з и. ф лы, 3 ил, ются невозможность получения на нем керамических иэделий по технологии пластического формования (то есть получение керамической массы с остаточной влажно- 4" стью 18 — 23%), недостаточная прочность : Q получаемой керамики, сильное пылеобразо- ) вание, высокая энергоемкость, Наиболее близким ло техиическои сущности к заявляемому способу массоподготовки керамического производства является способ получения керамической массы, включающий очистку шликера от механических примесей, обезвоживание шликера сначала в постоянном электрическом поле до достижения влажности, соответствующей нижней границе текучести, а затем — в импульсном с изменением его частоты от

1790499

l0 до 10 Гц (2). Недостатком данного способа подготовки керамической массы является большая энергоемкость процесса.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению являетсл линия шликерной подготовки массы нэ Обольском заводе керамических блоков. которая включает шаровую мельницу, насос, сито, мембранный насос, пропеллерную мешалку, глинаболтушку, бассейн с пневмоперемешиванием, рэспылительные сушилки (3).

Недостаткамитэкаго участка мэссоподготовки яBnяЮтся:

1) узкое функциональное назначение, обусловленное получением продукции— керамической массы, пригодной в дальнейшем для переработки лишь по одной технологии полусухого прессования и ограничение таким образом видов исходного используемого сырья и конечной продукции;

2) высокое пылеобрэзование>

3) недостаточное ресурсосбережение, связанное с использованием природного гэзэ в распылительных сушилкэх с высокой удельной энергоемкостью этих сушилок;

4) недостаточная прочность получаемой керамики, Целью изобретения является рэсширение технологических возможностей и повышение прочности керамики, Б способе мэссоподготовки керэмическога производствэ, включающем подачу керамического сырья, обезвоживание проводят наложением на шликер постоянного электрического полл, изменяя ега напрл>кенность ат 0,1 В/см да заданной нэпря>кенности в последовательности E t < Ер ... < Е, э затем накладывают импульсное электрическое поле с изме2 5

H8HvIBM чэстоты от 10 Да 10 Гц.

Линия подготовки керамической шликерной MBccbt, состоящэл из установленных в технологической последавэтельности ящичного подэвателя, шаровой мельницы, глиноболтушки, нэсоса, ситэ, бассейна для шликеров, насосов для подачи шликерэ и аппарата для его обезвоживанил, cornar.ío изобретению в качестве последнега использу от электрокинетическое устройство. Применение электрокинетического устройства позволяет достичь поставленные цели за счет ряда преимуществ зэявляемой линии по сравнению с известной, в которой используетсл рэспылительнэя сушилка, Тэк совершенно исключается пылеабрэзовэние. Ресурсосбере>кение на данном участке мэссоподгoTQBKë достигаетсл экономирй сырья, эл K роэнер ии, заменой сушки испарением нэ процесс удаления влэги из шликерэ эле троосмо -.ом (рэсход энергии нэ удаление влаги на электрокинетическом устройстве составляет — 1700 кДж/кг, в то время как при конвективной сушке 5250—

6930 кДж/кг, а в распылительной сушилке

3470 кД>к/кг, исключается использование в качестве топлива природного газа, расширяется функциональные возмо>кности участка массоподготовки зэ счет возможности приготовления керамической массы влажностью в интервале 23-87ь в зависимости от технологической необходимости и от способа дальнейшего формирования керамических изделий. Повышение прочности керамики достигэется за счет того, что в процессе электрокинетического обезвожи ванил происходит также химическая активация шликера, обусловленная процессами . химического замещения в структуре кристаллической решетки глины катионами то20 го же металла, из которого изготовлены аноды электрокинетической установки, э также процессом подкисления среды в результате электродиэлизэ воды.

На фиг, 1 дэна принципиальнэя технологическая схема линии; нэ фиг. 2 — электрокинетическое устройство. общий вид; на фиг. 3 — устройство анода электрокинетического устройства, вид сверху.

Линия для подготовки керамической массы имеет установленные в технологической последовательност 1 ящичный подаватель 1, шаровую мельницу 2, глиноболтушку

3, насос 4, сито 5, бэссейн для шликерэ 6, насосы 7 для подачи шликера, аппарат 8 для

55 его обезво>кивэнил (фиг. 1).

Устройство для электрокинетического обезво>кивэния содержит бункер для шликерэ 1 с насосом, катод 2, представляющий собой нижнюю ветвь транспортера, лента которого выполнена из электропроводящей перфорированной сетки с горизонтальной рабочей поверхностью, уложенной на перфорированный текстолитовый лист, служащий опорой и изолятором; анод 3, выполненный в виде последовэтельных цилиндрических роликов из электропроводящего материала, установленных нэ раме 4 (см, фиг. 2 и 3), каждый из роликов — анодов соединен с индивидуальным источником постоянного тока, зазор между катодом 2 и энадом 3 регулируется с помощью винтов 5. к каждому ролику-аноду 3 крепится нож 6 для очистки его от керэмической массы, метэллическую камеру 7 для сбора жидкости обрэзующейсл в процессе обезвоживания керамической массы, расположенную под катодом 2 (лентой трэнспор ерэ) и приемник керэмической массы 8.

Линия функционирует следующим обрэзом.

1790499

Компоненты шихты дозируются в необходимых пропорциях в ящичном подавателе

1, из глины после дробления в шаровой мельнице 2 готовится суспензия в воде влажностью 40% в глиноболтушке 3, с помощью насоса 4 полученный шликер процеживают через сито 5 для удаления включений и подают в бассейн 6, затем с помощью насосов для подачи шликера 7 его подают на электрокинетическое устройство

10 для обезво>кивания 8, Полученная после обезвоживания керамическая масса s зависимости от выбранного режима обезвоживания имеет влажность в пределах 23 — 8%, что позволяет использовать ее для приготовления керамических изделий, в том числе кирпича. любым из способов формования — пластическим, полусухим, жестким, Используемое на участке электрокине15 зом (фиг,2 и 3), влажный шликер подают из бункера 1 на движущуюся ленту-катод 2, как только влажный шликер окажется под первым роликом -анодом 3, на него подают поста25 янное электрическое поле напряженностью

Е1, далее напряженность последовательно изменяют Е < Ег < Ез < Еа, начиная от первого до четвертого ролика до достижения величины заданной напряженности

Ез д, которая определяется экспериментально в зависимости от минерального и химического состава глины. При наложении электрического постоянного поля нэ шликер, начинается электроосмотическое обез- 35 воживание глины, которое сопровождается явлением электрофореза — переносом твердых заряженных частиц в электрическом поле. В результате такого процесса положительно заряженные частицы перемещаются к аноду 3. при этом на нем образуется твердая корочка, и чем выше напряженность электрического поля, тем раньше она образуется, Постепенное увеличение напряженности от 0,1 В/см до Е»л способствует тому, что при малых величинах напряженности сразу начинается процесс электроосмоса, но не происходит заметного перемещения твердых частиц по направлению к аноду, при этом на аноде не успевает образоваться существенное количество отложений. что способствует уменьшению удельной энергоемкости обезвоживания шликера в постоянном электрическом поле. На последующие пять роликов анода 3 подают импульсное поле с возрастающей l10 величине частоты f от 10 до 10 Гц:

Частота импульсного поля возрастает

Ilo мере уменьшения влажности керамической массы (war изменения чэсготы Л f on40

55 тическое устройство для обезвоживания 20 шликера функционирует следующим обраределяется экспериментально в зависимости от конкретного вида глинистого сырья в и ределах 4 10 — 6 10 Гц).

Пример. Работоспособность заявляемой линии массоподготовки опробовалась на образцах глин полиминерального состава различных месторождений, а именно Кощаковского и Арского Татарской АССР и

Гафуровского Башкирской АССР.

Химический состав:

1) Глина Кощэковского месторождения

TACCP (эксплуатируется Казанским комбинатом строительных материалов), Д:

5 0г . : 69,94

А!гОз+ TIO 11,27 -12,92

РгОз 5.9

СаО+ Mg0 3,85

КгО+ МагО 3,4 — 3,6.

2) Глина Арского месторождения

TACCP, %:

SION 70,75:

А! гОз 13,83

TlO3 0,80

РегОз 5.88

FeO 0,22

МпО 0,08

СаО 1,43

MgO 1,72

МагО 1,60

Кг0 2,24

Рг05 0,10

ЯОз 0,21

3) Глина Клыковского месторождения

TACCP. %:

Sl02 60,83

А40з 10.04

TI02 0,64

РегОз 4,06

Fe0 0,44

МпО 0,09

СаО 4.94

MgO 1.85

ЯОз 0,29

МагОэ + КгО 2,05 органика 0,24, 4) Глина Гафуровскаго месторождения

ТАССР, %:

SION 54,55

А гОз 13,06

Ti0 0,82

РегОз 5,45

РегОз 0,67

СаО 8,24

М90 2,76

ЯОз 0,05

МагО+ KzO 2,49 органика 0.46.

Карьерная глина каждого месторождения представлена 6-ю лабораторными и одной полузаводской пробами. Приготовление

1790499

20

30

50 керамической масгы осуществлялось по следующей технологии. Карьерная глина, содержащая вредные твердые карбонатные включения из ящичного подавателя 1 после размалывания в шаровой мельнице 2 для ее роспуска и получения глиняного шликера с .требуемыми свойствами помещается в глинобоптушку 3, затем с помощью насоса 4 тшликер очищается в ситах 5 и поступает в бассейн 6 откуда при помощи насоса 7 нагнетается в бункер злектрокинетического устройства 6. Режим обезвоживания выбирается в зависимости от технологической необходимости: для получения керамической массы влажностью 23-22 на шликер накладывалось сначала постоянное поле напряженностью 0,1-10 В ам, а затем нмпульсное с частотой 10-10 Гц, для получения керамической массы влажностью 9 — 8% — сначала постоянное электрическое поле с возрастающей напря>кенностью 0,1-10

В/см, а затем импульсное — с возраставшей частотой 10-10 Гц. Из полученной в каждом

2 отдельном случае керамичекской массы roToBNllNcb стандартные образцы — балочки размером 40х40х160 мм технологии пластического формования и полусухого и жестко.го прессования. Для полусухого и жесткого прессования массу гранулировали, обрабатывали B стержневом смесителе и полученный пресс-порошок прессовали при давлении 30 Мпа, Температура обжига в обоих случаях 1000 С.

Формула изобретения

1. Способ подготовки керамической шликерной массы, включающий подачу керамического Сырья, его размол, приготовление шликера; очистку от механических примесей и его обезво>кивание путем наложения на шликер постоянного электрического поля изменяющейся напряженности с последующим наложением импульсного поля, отличающийся тем; что, с целью расширения технологических возможностей и повышения прочности керамики, наложение постоянного электрического поля на шликер проводят с изменением его напряженности от 0,1 В/см до заданНоА напряженности в последовательности Е1 < Е2 < Ез ... < Еэал, а импУльсное электрическое поле накладывают с изменением частоты от 10 до 10 Гц.

2. Линия для подготовки керамической шликерной массы, состоящая из установСравнительные данные по механической прочности образцов керамики, полученной на заявляемом унифицированном участке массоподготовки и по традиционной методике, описанной в прототипе, приведены в таблице, Как видно из таблицы, независимо от химического и минерального состава глин различных месторождений и способа формования изделий из керамики переработка глины на заявляемом участке массоподготвоки, включающем установленные в технологической последовательности ящичный подаватель, шаровую мельницу, глиноболтушку, насос, сито, бассейн для шликера, насос для подачи шликера и аппарат для его обезвоживания, электрокинетическое устройство позволяет повысить барочность изделий из керамики, а именно повышает а,>K в 1,3-1,6 раза, о,3г в 1,4-2,4 раза. Эти повышенные прочностные свойства керамики достигаются при использовании рядовых полиминерапьных глин, содержащих значительные карбонатные включения, а зачастую и при использовании некондиционного сырья.

Достижение поставленных целей осуществляется благодаря совокупности признаков заявляемых технических решений способа массоподготовки керамического производства и линии для его осуществления, что невозможно осуществить с помощью известных технических решений. ленных в технологической последователь40 ности ящичного подавателя, шаровой мельницы, глиноболтушки, насоса, сита, бассейна для шликера. насосов для подачи шликера и аппарата для его обезвоживания, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения прочности керамики, аппарат для обезвоживания шликера выполнен в виде электрокинетического устройства и установлен за насосом для подачи шликера.

3, Линия поп.2, отличаюьцаяся тем, что электрокинетическое устройство содержит бункер для шликера, ленточный конвейер, катод, анод, выполненный в виде

55 йоследовательности дискретных электродов, каждый из которых соединен с индивидуальным источником постоянного тока, камеру для сбора жидкости и приемник керамической масси со скребками.

1790499 ля из

Коша ковское

TACCP ля из елий

000ООООО

Месторождение глины

Клыковское

TACCP

Арское

TACCP

Гафуровское TACCP

Коша ковское

ТАССР

Арское

TACCP

;Клыковское

TACCP

Гафуровское

TACCP

OOOOO ° ° ° ° °

//

2 .,у,у

1790499

Составитель Г,Лфиногенова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Редактор Т.Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 361 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5