Способ сушки глины

Авторы патента:

Курышкин Максим Викторович (RU)

Носачев Алексей Александрович (RU)

Снежко Валерий Михайлович (RU)

C04B33/30 - способы сушки

Владельцы патента RU 2473512:

Носачев Алексей Александрович (RU)
Снежко Валерий Михайлович (RU)

Изобретение относится к технологии сушки глин и может быть использовано в строительстве, в частности, дорожном, гидротехническом и т.д., а также при изготовлении сухих строительных смесей. Техническим результатом изобретения является исключение слипания частиц глины после сушки. Способ сушки глины с исходной естественной влажностью до определенной конечной влажности смешивание глины с негашеной известью, при соотношении глины и негашеной извести от 1:0,05 до 1:0,30, при перемешивании до окончания реакции негашеной извести с влагой, содержащейся в глине. 4 ил.

Сушка осуществляется для обеспечения возможности перевода глины из пластичного в порошкообразное состояние, что значительно более удобно (а иногда - единственно возможно) при ее использовании, в частности при смешивании с другими компонентами, а также при транспортировке.

Известен способ сушки глины с исходной естественной влажностью с использованием нагреваемой газом печи, GB 107866 (А).

Недостатками данного способа являются необходимость наличия достаточно сложного и материалоемкого оборудования, работающего в условиях высоких температур (~300°С на выходе), значительный расход топлива (газа), низкая производительность, ограничиваемая как объемом сушильной камеры, так и особенностями технологического цикла.

Кроме того, данный способ предполагает предварительное измельчение сырой глины до фракций, размером не более 20 мм, в ином случае (сушка комовой глины) процесс будет в несколько раз и даже десятков раз более длительным и сопровождаться чрезмерным расходом газа при отсутствии гарантии качества продукта.

Аналогичный вышеописанному способ сушки глины с исходной естественной влажностью описан в JP 9187810 (А). Этот способ предусматривает сушку глины горячим воздухом и улавливание получаемых в процессе сушки пылевидных частиц.

Способ несколько более производителен в сравнении с GB 107866 А, однако для его реализации используется значительно более сложное и дорогостоящее оборудование; кроме того, способ включает операции по подготовке горячего воздуха, для чего необходимо дополнительное оборудование.

Известен способ сушки глин с исходной естественной влажностью до определенной конечной влажности, включающий одновременное измельчение исходного глинистого материала путем разгона фракций глины встречным газовым потоком; газовые потоки подают со скоростью 100-250 м/сек при их удельном расходе 0,8-1,3 нм³/кг. При соударении встречно летящих частиц материала происходит раскалывание их, удаление влаги скоростным газовым потоком как с поверхности частиц, так и из вновь образованных трещин и полостей. Частицы материала циркулируют в помольной камере через сепаратор до получения готового продукта заданной влажности. Готовый высушенный продукт выносится газовым потоком из сепаратора и транспортируется к месту назначения, SU 606054.

Данный способ принят в качестве прототипа настоящего изобретения.

При его реализации не требуется создание высокой температуры, однако, как и описанные выше аналоги, этот способ не применим для сушки карьерной (комовой) глины, имеющей размеры фракций до 300-500 мм. С помощью способа-прототипа возможна сушка и дальнейшее измельчение только заранее подготовленной глины с весьма небольшими размерами фракций, подсушенной до определенной влажности, именуемой в SU 606054 «глинопорошком». То есть известный способ требует обязательного предварительного измельчения и подсушивания добываемой в карьере глины.

Для создания газовых потоков со скоростью 100-250 м/сек при их удельном расходе 0,8-1,3 нм³/кг необходимо достаточно сложное оборудование, причем при указанных параметрах режима сушки производительность весьма низкая. Кроме того, следует отметить, что хотя в процессе измельчения и сушки не происходит слипание частиц вследствие раздвигающего воздействия газового потока, проходящего между частицами измельченного материала с большой скоростью, происходит слипание частиц при транспортировке и хранении продукта из-за его высокой остаточной влажности (11%).

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности сушки и измельчения карьерной (комовой) глины естественной влажности с размерами фракций до 350-500 мм без предварительного измельчения, уменьшения остаточной влажности продукта, повышение производительности процесса при упрощении необходимого оборудования и снижении энергозатрат; кроме того, решается задача предотвращения слипания частиц продукта после окончания процесса сушки.

Согласно изобретению в способе сушки глины с исходной естественной влажностью до определенной конечной влажности высушивание осуществляют путем смешивания глины с негашеной известью при соотношении глины и негашеной извести от 1:0,05 до 1:0,30 при перемешивании до окончания реакции негашеной извести с влагой, содержащейся в глине.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - представлена таблица 1 результатов лабораторных исследований влажности высушенной карьерной глины при различных соотношениях глины и негашеной извести;

на фиг.2 - то же, что на фиг.1 в графическом виде;

на фиг.3 - представлена таблица 2 результатов лабораторных исследований рН высушенной карьерной глины при различных соотношениях глины и негашеной извести;

на фиг.4 - то же, что на фиг.3 в графическом виде.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

Полученную из карьера комовую глину, которая имеет естественную влажность 14-30% и размер фракций до 500 мм (более крупные фракции согласно нормативным требованиям к добыче карьерной глины не используют) смешивают с молотой негашеной известью (СаО) при соотношении глины и негашеной извести от 1:0,05 до 1:0,30. Смешение в конкретном примере осуществляют в двухшнековом ленточном смесителе. Возможно использование и других типов смесителей.

При смешении комовой глины с негашеной известью активно протекает процесс сушки за счет поглощения физически связанной воды, а также свободной воды, входящей в состав природных глин. Происходит гашение извести, при котором она превращается в гидроксид кальция Са(ОН)₂. Реакция гашения извести имеет экзотермический характер, выделяющееся при этом тепло ускоряет процесс и способствует удалению воды из глины.

Фракции комовой глины за счет указанной выше реакции сначала высушиваются по поверхности на глубину 20-30 мм. При движении этих фракций в смесителе происходит трение их высушенных поверхностных слоев друг относительно друга. В результате указанной химической реакции, а также механического взаимодействия высушенных слоев они отваливаются, и происходит химическая реакция с известью нижележащих слоев фракций с последующим трением по высушенным поверхностям и т.д.

Таким образом происходит сушка и постепенное измельчение крупных фракций комовой глины до мелких фракций размеров до 20-30 мм, которые в результате дальнейшего взаимодействия с негашеной известью переходят в тонкодисперсное пылевидное состояние (пушенная глина) за счет разрушения полимерных связей и обезвоживания глинистого вещества. Образовавшийся гидрооксид кальция, взаимодействуя с глиной, осуществляет ее щелочной гидролиз, вследствие чего из кристаллических решеток глинистых минералов экстрагируются щелочные и щелочноземельные металлы (Al₂O₃ и Fe₂O₃).

Внесение того или иного количества негашеной извести в пределах указанных соотношений от 1:0,05 до 1:0,30 позволяет получать конечный продукт с заданной влажностью от 9% до 3,5% (Таблица 1). При внесении негашеной извести в количестве, меньшем 0,05 на единицу массы глины, влажность полученного продукта составляет ~12%, что близко к значениям естественной влажности карьерной глины. При увеличении количества негашеной извести на единицу массы глины свыше 0,30 влажность высушенной глины, практически, не меняется.

Определение влажности глины осуществлено в соответствии с методикой по ГОСТ 11305-83.

При сушке по предлагаемому способу дополнительно происходит модификация глины, а именно кальцинирование глины, которое сопровождается изменением значения pH конечного продукта, которое может, как и влажность продукта, быть предварительно рассчитано и задаваться соответствующим количеством негашеной извести.

Определение рН высушенной глины осуществлялось в соответствии с ГОСТ 26423-85 (Таблица 2).

Частицы глины, высушенной согласно заявленному способу, покрыты гашеной известью, что предотвращает их слипание в процессе транспортировки и хранения.

Заявленный способ в отличие от описанных выше аналогов, включая прототип, основан не на осуществлении физических процессов (нагревание, динамическое воздействие потоками воздуха), а, в основном, на химическом процессе взаимодействия глины и реактива - негашеной извести. Это является принципиально новым свойством способа сушки глины и обеспечивает важный технический результат:

- обеспечение возможности сушки и постепенного измельчения карьерной глины с большими размерами фракций без предварительного механического измельчения;

- исключение необходимости наличия весьма сложного и дорогого оборудования; для реализации способа используется простое и недорогое оборудование (смеситель);

- значительное уменьшение энергоемкости процесса сушки за счет исключения необходимости предварительного измельчения материала, нагрева или создания мощных воздушных потоков;

- предотвращение слипания частиц продукта при транспортировке и хранении.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанные новые свойства обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень».

Для реализации заявленного способа сушки глины требуется распространенный и недорогой реактив - негашеная известь и недорогое оборудование - смеситель.

Указанные обстоятельства позволяют, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии настоящего изобретения критерию «Промышленная применимость».

Способ сушки глины с исходной естественной влажностью до определенной конечной влажности, отличающийся тем, что высушивание осуществляют путем смешивания глины с негашеной известью при соотношении глины и негашеной извести от 1:0,05 до 1:0,30 при перемешивании до окончания реакции негашеной извести с влагой, содержащейся в глине.

Изобретение относится к способам сушки влажных капиллярно-пористых материалов и может найти применение при производстве керамического кирпича. .

Способ термообработки керамических изделий // 2388726

Изобретение относится к производству керамических изделий и может быть использовано на предприятиях, выпускающих кирпич, дренажные трубы и т.д. .

Способ сушки отформованного кирпича-сырца // 2274621

Способ изготовления керамических изделий // 2152369

Способ изготовления керамических изделий полусухого прессования и устройство для их термической обработки // 2126371

Керамический кирпич, камень и способ изготовления керамического кирпича, камня // 2120923

Изобретение относится к производству керамических кирпичей и камней. .

Способ сушки и/или обжига сырых кирпичей и установка для его осуществления // 2108990

Способ изготовления строительных изделий // 2106323

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий по безобжиговому методу. .

Способ изготовления керамики, преимущественно кирпича, методом полусухого прессования и технологическая линия для ее производства // 2080023

Способ сушки и обжига кирпича в печи и его варианты // 2068821

Изобретение относится к промышленности стройматериалов с применением устройств и средств малой механизации промышленных кирпичеобжигательных печей непрерывного и периодического действия.

Способ фиксации суспензии на керамике // 2484071

Изобретение относится к производству и декорированию керамических и фарфоровых изделий за счет нанесенных на основу керамических красок

Способ нагрева изделий // 2495852

Изобретение относится к термообработке изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности для нагрева и обжига различных материалов, в том числе изделий из металла и керамики. Техническим результатом является повышение равномерности нагрева и качества изделий, снижение удельного расхода топлива при продольном расположении садки изделий. Способ нагрева, в котором изделия собирают в пакеты с формированием в них каналов, устанавливают пакеты на поду печи с промежутками в виде садки, подают теплоноситель к садке путем вращения печных газов с образованием циклона, осуществляют выравнивание температуры по объему садки изделий посредством совокупного взаимодействия циклона и дополнительных высокоскоростных струй энергоносителя, направленных в каналы пакетов, обеспечивая принудительное распределение печных газов внутри и снаружи садки изделий в заданных количествах и направлениях. При этом в пакетах формируют центральные вертикальные или горизонтальные каналы и подают в них дополнительные, регулируемые по скорости истечения и температуре высокоскоростные струи, создаваемые дополнительными высокоскоростными горелками, расположенными на своде или стенах печи, напротив центральных каналов пакетов. В промежутках между пакетами создают встречно направленными высокоскоростными горелками, расположенными на разной высоте, поперечные циклоны, которые встречно направлены в каждом промежутке при помощи шахматного расположения высокоскоростных горелок на продольных стенах печи.

Способ конвективной сушки керамических изделий с регенерацией сушильного агента в трубе газодинамической температурной стратификации // 2501767

Изобретение относится к технологическим процессам сушки керамических изделий. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение энергетической эффективности процесса сушки. Способ сушки включает регенерацию сушильного агента, заключающуюся в том, что сушильный агент подают в сушильную камеру навстречу объекту сушки; затем осушают и вновь подают в сушильную камеру, при этом осушение сушильного агента осуществляют в трубе газодинамической температурной стратификации. 2 ил.

Способ производства керамических изделий и комплекс для осуществления этого способа // 2521261

Изобретение относится к производству строительных керамических материалов, преимущественно кирпичей. Техническим результатом изобретения является уменьшение трещинообразования на изделиях в процессе термообработки. Способ производства керамических изделий включает формование изделий методом полусухого прессования, их выдержку при цеховой температуре, сушку горячим теплоносителем и обжиг. При этом сформированные изделия размещают в кассетах решетчатой конструкции с зазорами друг относительно друга, а выдержку и сушку изделий в кассетах производят последовательно в одной сушильной камере шахтного типа. После сушки изделия в кассетах перегружают в открытую шахту для их нормализации перед обжигом в условиях цеховой температуры и влажности. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ сушки отформованного кирпича-сырца // 2560733

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий строительной керамики (кирпич, дренажные трубы и т.п.). В процессе сушки к одному из торцов произвольно выбранного кирпича из партии кирпичей, размещенных в сушилке, подводят импульсный источник ультразвука, а к противоположному торцу того же кирпича подключают приемник ультразвука, возбуждают в источнике ультразвука импульсные ультразвуковые колебания и непрерывно определяют интервалы времени τ прохождения каждым импульсом ультразвука расстояния от одного торца упомянутого кирпича до другого торца того же кирпича. Определяют скорость изменения упомянутых интервалов d τ d t в процессе времени сушки путем дифференцирования длительности интервалов τ по времени t. До наступления первого минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 1 температуру теплоносителя линейно повышают со скоростью 30-35 град/ч. После наступления первого минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 1 до наступления максимального значения интервала τ=max вновь изменяют скорость нарастания температуры теплоносителя и устанавливают ее в диапазоне 5-6 град/ч. После наступления второго минимума скорости изменения интервалов по времени d τ d t = min 2 вновь линейно изменяют температуру теплоносителя и устанавливают ее в диапазоне 8-10 град/ч. По истечении 2,5-3 ч подъема температуры стабилизируют температуру теплоносителя на достигнутом уровне, при этом в процессе сушки кирпичей производят непрерывное измерение влагосодержания в кирпиче и выдерживают упомянутое стабилизированное значение температуры до достижения заданного конечного влагосодержания, после чего сушку прекращают. Технический результат изобретения - снижение времени сушки, отсутствие трещин и увеличение средней плотности и прочности при сжатии у кирпича, прошедшего сушку по заявляемому способу. 4 ил., 1 табл.

Способ сушки керамических изделий // 2615201

Изобретение относится к способам сушки керамических изделий и может быть использовано в производстве изделий из глины, преимущественно кирпича, черепицы, посуды, сувениров. Сушку осуществляют в сушильной камере, оснащенной автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП) сушки, с постоянным контролем изменяющегося во времени состояния изделия-сырца с помощью погруженных в изделие-сырец локальных кондуктометрических датчиков и автоматическим регулированием с использованием АСУТП процесса сушки путем подачи в сушильную камеру ускоряющего либо замедляющего сушку компонента сушильного агента. Кондуктометрические датчики погружают в приповерхностный, промежуточный и срединный слои изделия-сырца, включают подачу сушильного агента, регистрируют убывающие по мере сушки электрические токи между электродами датчиков, нормируют текущие значения токов на их начальное значение, протоколируют процесс сушки построением зависимостей нормированных значений токов от времени сушки, сопоставляют наблюдаемые разности показаний датчиков с возникновением дефектов в изделии и экспериментально определяют допустимые для бездефектной сушки максимальные разности показаний датчиков, с использованием обеспечивающих бездефектную сушку разностей показаний датчиков составляют программу автоматического регулирования процесса сушки. Осуществляют управляемую сушку изделия-сырца в сушильной камере с использованием АСУТП, работающей по составленной на экспериментальной основе программе регулирования процесса сушки. Техническим результатом является повышение скорости и качества сушки керамических изделий, снижение брака, энергетических и временных затрат, повышение производительности труда при производстве керамических изделий. 4 ил., 2 пр.

Способ сушки керамических изделий // 2625579

Изобретение относится к технологии сушки и может быть использовано при сушке отформованных крупногабаритных сложнопрофильных керамических изделий типа обтекателей летательных аппаратов. Технический результат изобретения - снижение уровня технологического брака, возникающего при обжиге изделий, прошедших операцию сушки. Предложен способ сушки керамических изделий, включающий накрытие изделия чехлом, подачу теплоносителя внутрь изделия, сушку при температуре 60-80°С в течение 4-10 часов, снятие чехла и сушку без чехла в течение 2-4 часов. Перед подачей теплоносителя внутрь изделия накрытое чехлом изделие выдерживают при комнатной температуре в течение 3-7 часов. 1 табл.