Сырьевая смесь для изготовления керамзита

Изобретение относится к отрасли строительных материалов и может быть использовано при утилизации отходов углеобогащения и осадков сточных вод после биологической очистки. Технический результат: снижение насыпной плотности керамзита и увеличение коэффициента вспучивания его гранул. Сырьевая смесь включает, мас.%: глинистое сырье - 94-95, отходы углеобогащения с содержанием остаточного углерода 54,4% - 3,5-4,0 и осадок после биологической очистки бытовых сточных вод, содержащий оксиды железа и углерод - 1,5-2,0. 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии производства керамзитового гравия и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод после биологической очистки.

В процессе получения керамзитового гравия в шихту вводят специальные добавки искусственного происхождения, органического, минерального или органоминерального. Обычно это отходы производства - технический лигносульфат, скоп [1], глицериновый гудрон жировых комбинатов пищевой промышленности [2], глиежи, шахтная порода и органощелочная добавка [3], отходы нефтехимии [4, 5], отходы производства полиэтилена [6], антибиотиков [7] и мясокомбинатов [8].

Применение этих добавок обеспечивает некоторое снижение насыпной плотности керамзита, однако не всегда обеспечивается плотность готового продукта.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сырьевая смесь, включающая глинистое сырье, активный ил сточных вод и бокситовую добавку [9] (см. патент РФ № 2059582).

Однако указанная смесь не обеспечивает достаточных снижений насыпной плотности и увеличения коэффициента вспучивания гранул.

Достигаемым техническим результатом является снижение насыпной плотности и увеличение коэффициента вспучивания гранул керамзита.

Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления керамзита, включающая глинистое сырье и органоминеральную добавку, содержит в качестве добавок осадок бытовых сточных вод после биологической очистки, предварительно смешанный с отходом углеобогащения в соотношении 1:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глинистое сырье	94…95
Осадок после биологической очистки бытовых сточных вод, содержащий оксиды железа и углерод	1,5…2,00
Отход углеобогащения	3,5…4,00

Осадок бытовых сточных вод представляет собой смесь осадка из первичных отстойников и активного ила из илоуплотнителя. Осадок бытовых сточных вод содержит, мас.%: органические соединения 57,5, в том числе общий углерод 27; жирные кислоты 2,4; органический азот 1,81; минеральные компоненты 42,5, в том числе минеральный азот (нитратный и аммонийный) 0,29; фосфор общий (P₂O₅) 1,3; калий общий (K₂O) 0,46; железо 78,59; хром 4,92; никель 0,45; кадмий 0,05; медь 2,88; цинк 7,03; марганец 2,96; кобальт 0,07; свинец 1,00.

Отходы углеобогащения содержат, мас.%: углерод остаточный 54,40; оксид алюминия 4,32; оксид кремния 13,44; оксид кальция 6,13; оксид магния 0,41; железо общее 9,79; сера 0,80; фосфор 0,02; нефтепродукты 0,70; остальное вода. Влажность отходов углеобогащения составляет 3,6%, потери при прокаливании - 65,14%. В смеси осадка с отходом углеобогащения в соотношении 1:2 содержание углерода составляет 38,1 %.

Присадка отхода углеобогащения к осадку бытовых сточных вод увеличивает количество твердого углерода в смеси. Смесь глины, осадка и отходов углеобогащения направляется в печь для обжига.

В интервале температур 110…1140°C интенсивно восстанавливается оксид железа.

В результате реакции между оксидом железа и углеродом выделяется оксид углерода, что приводит к высокому давлению внутри закрытых пор и росту их количества, т.е. раздуванию гранулы изнутри с большим эффектом и формированию мелкопористой структуры гранул.

Взаимодействие твердого углерода осадка с оксидом железа происходит по реакции

3Fe₂O₃+C=2Fe₃O₄+CO

Заявляемый состав сырьевой смеси улучшает свойства керамзита - снижает насыпную плотность, увеличивает коэффициент вспучивания гранул керамзита, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «существенные отличия».

В таблице представлены результаты экспериментальной проверки заявляемого состава в сравнении с прототипом.

Химический состав пробы сырья без осадка удовлетворяет требованиям ОСТ 21-79-88.

По содержанию тонкодисперсных фракций размером менее 1 мм глинистое сырье относится к среднедисперсному (49,64%), по числу пластичности (26,5%) - к высокопластичному сырью, по содержанию оксида алюминия (15,75%) - к группе полукислого, по показателю огнеупорности (1210°C) - к легкоплавкому. Содержание свободного кремнезема (29,20%) и оксида кальция (5,25%) находится на верхнем пределе допустимого стандартом. Подготовка проб с добавками осадка и их испытание осуществлялось по ГОСТ 25264-82. Температура предварительной тепловой подготовки глинистого сырья с добавками осадка составляет 300°C и выдержкой 20 мин.

Из таблицы следует, что сырьевая смесь предлагаемого состава обеспечивает значительное снижение объемной плотности керамзитового гравия и увеличение коэффициента вспучивания. Использование изобретения позволит повысить качество продукта за счет снижения его плотности и увеличения коэффициента вспучивания гранул.

Таблица
Опыт	Состав смеси, мас.%	Показатель керамзита
Глинистое сырье	Осадок	Отход углеобогащения	Плотность гранул, г/см3	Коэффициент вспучивания
1	99	0,33	0,67	0,529	3,2
2	98	0,66	1,34	0,495	3,2
3	97	1,00	2,00	0,488	3,3
4	96	1,33	2,67	0,465	3,2
5	95	1,50	3,50	0,440	3,6
6	94	2,00	4,00	0,444	3,7
7	93	2,33	4,67	0,488	3,4
8	92	2,66	5,34	0,495	3,4
9	91	3,00	6,00	0,496	3,3
Прототип	92,8	ил 1,2	Бокситовая добавка 6,00	0,600	3,2

Сырьевая смесь для изготовления керамзита, включающая глинистое сырье и органоминеральную добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве добавки осадок после биологической очистки бытовых сточных вод, содержащий оксиды железа и углерод, предварительно смешанный с отходами углеобогащения 1:2 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

глинистое сырье	94-95
осадок после биологической очистки
бытовых сточных вод, содержащий
оксиды железа и углерод	1,5-2,00
отходы углеобогащения с содержанием
остаточного углерода 54,4%	3,5-4,00