Способ подготовки вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита

 

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для изготовления керамзита. Технический результат: расширение области применения промотходов, улучшение экологической обстановки за счет сокращения отходов, вывозимых на свалку, снижение продолжительности процесса сушки (кондиционирования). В способе подготовки вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита кондиционирование обезвоженного осадка сточных вод кожевенных заводов, образующегося при очистке сточных вод гидролизующимися солями железа и алюминия, характеризующегося, после уплотнения и механического обезвоживания с применением высокомолекулярного флокулянта, влажностью 82-85 мас.%, содержанием органической части 61,87-62,00 мас. % и неорганической части 38,00-38,13 мас.% по сухому остатку, производят кожевенной пылью при массовом соотношении осадка и пыли 1: 0,2-0,3 до сыпучего состояния при остаточной влажности смеси 65,15-70,10 мас. %, причем используют кожевенную пыль, образующуюся при шлифовании лицевого и бахтармяного спилков, содержащую, мас.%: жировые вещества 12-16, белковые вещества 69,2-71,7, влага 9,0-10,5, неорганическая часть остальное. 2 табл.

Изобретение относится к технологии производства керамзитового гравия и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод и безвозвратных коллагенсодержащих отходов кожевенного производства.

Известны сырьевые смеси для производства керамзита, содержащие в качестве вспучивающей добавки жиробелковый остаток от очистки сточных вод мясокомбинатов [1] , смесь сброженного осадка первичных отстойников и активного ила станции биологической очистки городских сточных вод [2], осадок станции аэрации (избыточный активный ил) [3], осадок после биологической очистки бытовых сточных вод [4], осадок химической очистки сточных вод картонно-бумажного производства [5].

Применение этих добавок в сырьевых смесях для производства керамзита обеспечивает снижение его насыпной плотности.

Однако из-за их высокой влажности (77-82%) возникают транспортные и технологические проблемы, - удаленность заводов по производству керамзита от предприятий, имеющих эти добавки, обуславливает, необходимость перевозки их специально оборудованным транспортом, затруднены их дозирование и перемешивание с глиной при приготовлении сырьевой смеси, транспортировка и подача влажной смеси на сушку и обжиг во вращающуюся печь.

Известен способ подготовки вспучивающего компонента на основе обезвоженного осадка сточных вод кожевенного завода [6].

Обработка осадка осуществляется путем просушивания его в естественных или искусственных условиях, при которых влажность осадка снижается с 82-85 до 69-70 мас.%, а сам осадок приобретает свойство сыпучести.

Сушка осадка в естественных условиях в летнее время осуществляется на открытом воздухе под навесом на бетонированной площадке при средней температуре воздуха +15-20^oС в течение 15-20 суток при периодическом ворошении. В зимних условиях сушка осуществляется в режиме замораживания при температурах воздуха от 0 до -20^oС в морозные дни, и размораживания при температурах воздуха ^oС и выше. Процесс сушки происходит при ворошении в течение 2 месяцев.

Известно, что процесс сушки в естественных условиях зависит от температуры, а в большей степени, и влажности окружающего воздуха. В периоды времен года, характеризуемые обильными атмосферными осадками (дождь), влажность окружающего воздуха настолько высока, что процесс сушки не только не происходит, но, и наоборот, влага из воздуха, конденсируясь на осадке, способствует загниванию его белковой части.

Кроме этого, из-за продолжительной сушки в естественных условиях, требуется наличие больших бетонированных площадей с навесом и дренажным устройством для отвода воды.

Использование электроосмоса для сушки осадка в промышленных масштабах проблематично из-за конструктивных особенностей ячейки и получения неоднородного по влажности продукта.

Техническими результатами изобретения являются: - расширение области применения промотходов; - улучшение экологической обстановки за счет сокращения отходов, вывозимых на свалку; - снижение продолжительности процесса сушки (кондиционирования); - разработка способа подготовки вспучивающего компонента на основе осадка сточных вод кожевенного завода.

Технические результаты достигаются за счет того, что в способе подготовки вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита кондиционирование обезвоженного осадка сточных вод кожевенных заводов, образующегося при очистке сточных вод гидролизующимися солями железа и алюминия, характеризующегося, после уплотнения и механического обезвоживания с применением высокомолекулярного флокулянта, влажностью 82-85 мас.%, содержанием органической части 61,87-62,00 мас.% и неорганической части 38,00-38,13 мас. % по сухому остатку, производят кожевенной пылью при массовом соотношении осадка и пыли 1:0,2-0,3 до сыпучего состояния при остаточной влажности смеси 65,15-70,10 мас.%, причем используют кожевенную пыль, образующуюся при шлифовании лицевого и бахтармяного спилков, содержащую, мас. %: жировые вещества 12-16, белковые вещества 69,2-71,7, влага 9,0-10,5, неорганическая часть - остальное.

Осадок представляет собой продукт химической очистки (обработки) сточных вод кожевенного завода гидролизующимися солями железа и алюминия (преимущественно сульфатами).

После уплотнения и механического обезвоживания с применением высокомолекулярного флокулянта (модифицированный полиакриламид) влажность осадка составляет 82-85 мас.%, сухой остаток состоит из органической и неорганической частей в соотношении 61,87-62,00 и 38,00-38,13 мас.% соответственно.

Органическая часть осадка в основном состоит из белковых веществ и продуктов их распада; жировых веществ животного, минерального и синтетического происхождения; остатков высокомолекулярных соединений флокулянта и полимерных покрытий.

При обжиге сырцовых гранул эти вещества интенсивно выгорают с выделением значительного количества газообразных продуктов, способствуя поризации массы и обеспечивая тем самым равномерное распределение мелких замкнутых пор, понижающих насыпную плотность керамзита.

Основными компонентами неорганической (минеральной) части осадка являются продукты гидролиза солей алюминия и железа-гидроксиды и основные соли, гидрокиси хрома и кальция, сульфид железа. Состав прокаленного остатка, мас. %: Аl₂O₃ 38,5-40,7; Fе₂О₃ 32,8-37,3; (MgO+CaO) 18,7-21,5; Сr₂O₃ 9,72-12,08.

При обжиге продуктов гидролиза выделяющаяся влага также поризует гранулы, что способствует снижению насыпной плотности керамзита.

Кондиционирование осадка осуществляется путем механического перемешивания с кожевенной пылью, при этом влага перераспределяется между компонентами смеси, влажность ее снижается до значений 65,15-70,1 мас.%, а органическая часть сухого остатка увеличивается с 62,0 до 76,6-82,65 мас.%, смесь приобретает свойство сыпучести.

Кожевенная пыль является отходом кожевенного производства, образуется при проведении процесса шлифования лицевого и бахтармяного спилков, представляет собой мелкодисперсный порошок состава, мас.%: влага 9,0-10,5; зола 5,6-6,0; Сr₂О₃ 3,2-3,4; SiO₂ 1,25-1,32; жировые вещества 12-16; белковые вещества 69,2-71,7.

Повышенный эффект вспучивания сырьевых гранул по изобретению, в отличие от прототипа, в значительной мере определяется увеличением содержания органических веществ при кондиционировании осадка сточных вод кожевенной пылью.

Кондиционирование осадка осуществляется следующим образом.

Пример 1. В бетоносмешивающую установку, стационарную или передвижную (на автомобильном шасси) загружают 1000 кг осадка с влажностью 85 мас.%, засыпают 300 кг кожевенной пыли с влажностью 10,5 мас.%, установку приводят в действие и перемешивают до образования гомогенной массы в течение 0,5-1 часа.

Пример 2. В установку, по Примеру I, загружают 1000 кг осадка с влажностью 82 мас.%, засыпают 200 кг кожевенной пыли с влажность 9 мас.%, установку приводят в действие и перемешивают до образования гомогенной массы в течение 0,5-1 часа.

Результаты кондиционирования осадков сточных вод кожевенной пылью сведены в Таблицы 1 и 2.

Из таблиц 1 и 2 следует, что осадки с влажностью 82-85 мас.% и смеси с влажностью 78,23-72,33 мас.%, что соответствует содержанию кожевенной пыли в смеси менее 150 кг (при исходной влажности осадка 82 мас.%) и 200 кг (при исходной влажности осадка 85 мас.%), не пригодны для производства керамзита.

При приготовлении смесей, содержащих на 1000 кг осадка более 300 кг кожевенной пыли, объем последней, из-за низкой насыпной плотности (0,08 г/см³), составляет более 3,75 м³, что затрудняет равномерное перемешивание компонентов и получение гомогенной сыпучей смеси.

Кроме этого, опытным путем установлен предел насыщения осадка кожевенной пылью, который достигается при соотношении компонентов в смеси 1:0,3 и влажности - 65 мас.%, т.е. выше этого предела кожевенная пыль, находясь в избытке, не "растворяется" в смеси, тем самым, нарушая ее гомогенность, что в конечном итоге ухудшает качество керамзита.

Из этого следует, что кондиционирование осадка кожевенной пылью в соотношении 1: 0,2-0,3 является оптимальным при подготовке вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита.

Испытания вспучивающей добавки проводились на ООО "Мелиз" (завод по производству керамзита).

Сырьевая смесь готовилась на основе невспучивающейся глины 4 группы с добавлением кондиционированного осадка сточных вод кожевенного завода в количестве 3-5% от массы глины. Технологические режимы формования сырьевых гранул, сушка и обжиг проводились по действующей технологии. Физико-механические свойства керамзита определялись по известным методикам. Коэффициент вспучивания керамзитовых гранул полученных по заявляемому способу в среднем на 0,2-0,3 больше, остальные показатели на уровне прототипа.

Осуществление предлагаемого способа, не требующего большого количества специально оборудованных производственных площадей, позволит улучшить экологическую обстановку за счет ликвидации вывоза кожевенной пыли на полигон захоронения промотходов и удешевить производство керамзита заменой дефицитных дорогостоящих вспучивающих органических добавок (соляровое масло, древесные опилки и др.) на дешевые отходы кожевенного производства.

Таким образом, за счет кондиционирования осадка сточных вод кожевенной пылью, значительного сокращения производственных площадей и продолжительности подготовки вспучивающего компонента для производства керамзита, улучшения экологической обстановки, технические результаты достигнуты.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 1301807, С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для производства керамзита. Опубл. 07.04.87 г. Бюл. 13.

2. Авторское свидетельство СССР 1763409, С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для изготовления пористого заполнителя. Опубл. 23.09.92 г. Бюл. 35.

3. Авторское свидетельство СССР 1821458, С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для производства керамзита. Опуб. 15.06.93 г. Бюл. 22.

4. Патент Российской Федерации на изобретение 2059582, С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для изготовления керамзита. Опубл. 10.05.96 г. Бюл. 13.

5. Авторское свидетельство СССР 1209641, С 04 В 14/12. Сырьевая смесь для производства керамзита. Опубл. 07.02.86 г. Бюл. 5.

6. Патент Российской Федерации на изобретение 2183206, С 04 В 20/02, 18/30. Способ подготовки вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита. Опубл. 10.06.02 г. Бюл. 16, (прототип).

Формула изобретения

Способ подготовки вспучивающего компонента для сырьевой смеси производства керамзита, включающий кондиционирование обезвоженного осадка сточных вод кожевенных заводов, образующегося при очистке сточных вод гидролизующимися солями железа и алюминия, характеризующегося, после уплотнения и механического обезвоживания с применением высокомолекулярного флокулянта, влажностью 82-85 мас. %, отличающийся тем, что используют осадок с содержанием органической части 61,87-62,00 мас.% и неорганической части 38,00-38,13 мас.% по сухому остатку, а кондиционирование производят кожевенной пылью при массовом соотношении осадка и пыли 1:0,2-0,3 до сыпучего состояния при остаточной влажности смеси 65,15-70,10 мас.%, причем используют кожевенную пыль, образующуюся при шлифовании лицевого и бахтармяного спилков, содержащую, мас.%: жировые вещества 12-16, белковые вещества 69,2-71,7, влага 9,0-10,5, неорганическая часть остальное.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2