Способ изготовления строительных материалов
Владельцы патента RU 2617480:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "КнАГТУ") (RU)
Изобретение относится к химической технологии переработки гипсосодержащего сырья и техногенных отходов, в частности к способам получения гипсового вяжущего из борогипса, и может быть использовано в области производства строительных материалов. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления строительных материалов на основе гипсосодержащих отходов производства (борогипса) и улучшении прочностных характеристик получаемого материала. Способ изготовления включает измельчение в шаровой мельнице и активацию сушкой с перемешиванием при 210-230°С борогипса, затем происходит смешивание борогипса с наполнителем стекловолокном, при следующем соотношении компонентов, мас.%: борогипс 90-95, стекловолокно 5-10, вода 6 (сверх 100%), после чего заготовка выдерживается под давление и высушивается. 2 табл.
Изобретение относится к химической технологии переработки гипсосодержащего сырья и техногенных отходов, в частности к способам получения гипсового вяжущего из борогипса, и может быть использовано в области производства строительных материалов.
Борогипс является отходом борного производства и получается путем обработки бородатолитовых руд серной кислотой, состоит из гипса (65-75%), кварца (18-23%), гидроокислов железа и алюминия (до 2%) и остатков бородатолита (1-2%). Средний химический состав борогипса выглядит следующим образом: SiO2 - 20-25%, Al2O3 - 0,2-0,5%, SO4 - 35-45%, MgO - 0,3-0,6%, CaO - 25-30%, B2O3 (кислоторастворимый) - 0,6-1,0%, Fe2O3 - 1-2%, B2O3 (водорастворимый) - 0,1-0,2% (Склярова Г.Ф. Опытные технологии применения промышленных отходов в качестве агрохимического сырья. - Горный информационно-аналитический бюллетень, 2007, №12, т. 8).
Известен способ переработки гипсосодержащего сырья (пат. РФ №2324654, опубл. 20.05.2008 г.), включающий переработку борогипса путем репульпации гипсосодержащего отхода, его очистку, перекристаллизацию гипса в автоклаве в полугидрат сульфата кальция, его сушку и измельчение. Аналогичная технология представлена для цитрогипса - отхода производства лимонной кислоты (пат. РФ №2210540, опубл. 20.08.2003 г.).
Также описан способ, позволяющий получать более водо- и морозостойкие строительные материалы на основе фосфогипса (пат. РФ №94041114, опубл. 20.09.1996 г.).
Основным недостатком данных способов является значительная продолжительность процессов и многостадийность.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства строительных изделий на основе цитрогипса (пат. РФ №1690332, опубл. 20.10.1995 г.).
Недостатком указанного способа является многокомпонентность получаемой смеси и сложность ее приготовления.
Задачей предлагаемого изобретения является получение конкурентоспособного материала на основе шлама борогипса, не уступающего по физико-механическим характеристикам аналогам.
Для решения задачи разработан способ изготовления строительных материалов с использованием отходов производства, включающий сушку и смешение гипсосодержащего компонента с наполнителем. Способ отличается от аналога тем, что в качестве отхода производства используется борогипс, который активируется посредством сушки в диапазоне температур 210-230°C, а в качестве наполнителя используется стекловолокно в количестве 5-10 мас.%
Преимущество данной технологии состоит в том, что отсутствует стадия очистки шлама дорогостоящими флотационными методами. Отход производства бора сернокислотным методом в данном случае является прямым сырьем для получения вяжущего материала и не подвергается дополнительной очистке и переработке.
Также, значительное преимущество по физико-механическим характеристикам гипсоволоконный материал на основе вяжущего из борогипса получает за счет использования в качестве наполнителя нити стекловолокна. Стекловолокно при этом образует в гипсовой матрице параллельно ориентированные пучки. Высокая прочность таких образцов обусловлена высокой адгезией стекловолокна к борогипсу.
Техническим результатом, который может быть получен при реализации данного способа является повышение технологичности изготовления строительных материалов на основе гипсосодержащих отходов производства (борогипса) и улучшение прочностных характеристик получаемого материала.
Способ осуществляют следующим образом.
Шлам борогипса измельчается с заданной тонкостью помола. Полученный порошок подвергается термообработке с перемешиванием при заданной температуре для удаления воды и активации материала. Затем готовится композиция заданного состава, включающая гипс, армирующий наполнитель и воду с последующей подпрессовкой и выдержкой для сушки.
Практическая реализация способа описана в примере.
Пример
Шлам борогипса измельчается в шаровой мельнице с целью получения однородного порошка с тонкостью помола, соответствующего строительному гипсу 1 сорта (максимальный остаток на сите №02 составлял 15 мас.%). Полученный порошок подвергается термообработке с перемешиванием при температуре 210-230°C для удаления воды (оптимальная температура активации материала определялась согласно прочностным исследования, представленным в таблице 1). Затем готовилась композиция состава: гипс 90-95 мас.%; стекловолокно 5-10 мас.% и вода 6 мас. % сверх 100 мас.%. Далее к заготовке прикладывается давление для уплотнения композиции. После прессования образцы высушивались.
Наибольшая прочность образцов на основе отвержденного борогипсового вяжущего без наполнителей, согласно данным, представленным в таблице 1, наблюдается при температуре активации материала 210-230°C.
Результаты исследования прочностных характеристик полученных строительных материалов приведены в табл. 2.
Согласно данным, представленным в таблице 2, установлено, что при оптимальном содержании стекловолокна (5-10 мас.%) в борогипсе предел прочности на изгиб возрастает в 2,8 раза.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить технологичность изготовления строительных материалов на основе гипсосодержащих отходов производства (борогипса) с улучшением прочностных характеристик получаемого материала.
Изобретение может быть использовано для получения изделий при строительстве зданий и сооружений, а также при благоустройстве.
Способ изготовления строительных материалов с использованием отходов производства, включающий сушку и смешение гипсосодержащего компонента с наполнителем, отличающийся тем, что в качестве гипсосодержащего компонента используется борогипс, который измельчается в шаровой мельнице и активируется сушкой с перемешиванием при 210-230°С, затем готовится композиция состава борогипс 90-95 мас.%; стекловолокно 5-10 мас.% (в качестве армирующего материала) и вода 6 мас.% сверх 100 мас.%, после чего заготовка выдерживается под давлением и высушивается.
