Результат интеллектуальной деятельности: СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПО БЕЗОБЖИГОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов - к сырьевым смесям для получения гипсовых вяжущих и изделий на их основе, которые могут быть использованы для получения конструкционных материалов, для низко- и среднемарочных стеновых и мелкоштучных блоков, перегородочных плит и перемычек. Сырьевая смесь для получения строительного материала, включающая лежалый двуводный отвальный фосфогипс из отходов производства экстракционной фосфорной кислоты, горячую воду t=90-100°C, диспергированный песок с удельной поверхностью 4000-4500 см²/г и негашеную известь, при В/Т=0,3-0,4 и следующем соотношении твердых компонентов: двуводный фосфогипс - 60%, молотый кварцевый песок - 30%, известь - 10%. Перемешивание смеси ведется в смесителе принудительного действия 45-50 мин при температуре 60-65°C.

Технический результат - повышение прочности материала, упрощение и удешевление технологии, улучшение качества изделия (табл. 1).

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов - к сырьевым смесям для получения гипсовых вяжущих и изделий на их основе, которые могут быть использованы для получения конструкционных материалов, для низко- и среднемарочных стеновых и мелкоштучных блоков, перегородочных плит, перемычек и других изделий аналогичного значения.

Известна сырьевая смесь для получения гипсовых изделий, содержащая предварительно подсушенный в течение 2-3 суток отвальный фосфогипс, измельченный до удельной поверхности 3500-4500 см²/г, доменный шлак с удельной поверхностью 5000 см²/г, негашеную известь и воду, при следующем соотношении компонентов:

Введение в сырьевую смесь фосфогипса дигидрата, который необходимо измельчать до удельной поверхности 3500-4500 см²/г, доменного шлака, который необходимо измельчать до дисперсности 4500-5000 см²/г. После этого необходимо перемешать фосфогипс, доменный шлак и предварительно измельченную до фракции 100-300 мкм негашеную известь с добавлением воды до указанного водотвердого отношения. Затем смесь прессуется при давлении 15-25 МПа. После прессования сформованные изделия выдерживают в камере с относительной влажностью воздуха 95-98% в течение 16-32 суток, что позволяет получить составы с прочностью на сжатие 10-12 МПа, при коэффициенте размягчения 0,7-0,75 (патент RU 2413688, МПК C04B 28/14, C04B 11/26, C04B 111/52, опубликовано 10.03.2011).

Недостатком известной сырьевой смеси является высокая эноргоемкость ее получения, связанная с необходимостью предварительной сушки фосфогипса, его помола до дисперсности 3500-4500 см²/г и обеспечения средней влажности 30-35%, затем помола доменного шлака до дисперсности 5000 см²/г, измельчения негашеной извести до фракции 100-300 мкм. Только после этого происходит перемешивание компонентов в смесителях принудительно действия. Обязательным для данной технологии является выдержка в камере с относительной влажностью воздуха 95-98% в течение 16-32 суток, что также удорожает технологию производства строительных изделий.

Известен способ получения гипсового вяжущего на основе шламового отхода, включающий механоактивацию в шаровой мельнице шламового отхода и его термическую обработку, отличающийся тем, что в качестве шламового отхода используют шламовый отход от переработки катализаторов производства цветных металлов, содержащий следующий химический состав, %: п.п.п. - 21,12, SiO₂ - 0,05, Fe₂O₃ - 0,06, CaO - 32,0, MgO - 0,10, SO₃ - 6,8, перед механоактивацией шламовый отход сушат, механоактивацию осуществляют до остатка на сите №02 не более 2%, а термическую обработку проводят при атмосферном давлении (патент RU 2494057, МПК C04B 11/26, опубликовано 27.09.2013).

Недостатком этого технического решения является сложность технологического процесса, которая заключается в предварительном просушивании и измельчении шламового сульфатосодержащего отхода в шаровой мельнице, а также продолжительной термической обработке изделий после формования при температуре 170-180°C, что делает технологию сложной и дорогостоящей.

Наиболее близкой является сырьевая смесь, содержащая двуводный вторичный гипс, известь и воду, в качестве извести содержит гашеную известь в виде насыщенного раствора и дополнительно шлакопортландцемент при следующем соотношении компонентов, мас. %: двуводный вторичный гипс 65-75, шлакопортландцемент 10,5-13,5, указанная известь гашеная (на сухое) 0,0135-0,019, вода - остальное (патент RU 2203235, МПК C04B 28/14, опубликовано 20.08.2005).

Недостатком этой смеси является сложность и энергоемкость технологического процесса, в результате которого фосфогипс проходит предварительное дробление, затем сушку, затем вторичный помол до 6400 см²/г, что приводит к удорожанию технологии.

В основе создания изобретения лежит задача по изготовлению строительного материала, полученного на основе безобжигового вторичного гипса, отличающегося высокой прочностью и низкой энергоемкостью, а также утилизация отходов путем применения их в качестве вторичного сырья для производства строительных материалов и изделий.

Снижение затрат и упрощение технологии достигается тем, что согласно изобретению применяется состав, включающий отвальный фосфогипс, известь, молотый кварцевый песок, молотый доломит и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Фосфогипс дигидрат является отходом производства фосфорной кислоты. По содержанию CaSO₄·2H₂O (98-99% мас.) фосфогипс является первоклассным гипсовым сырьем. Однако его применение ограничено наличием химических примесей. В составе предложенной смеси нейтрализация происходит за счет введения в состав смеси негашеной извести, предварительно затворенной водой.

Для достижения максимального экономического эффекта в смесь на всех этапах вода добавляется подогретой до 80-90°C, также смеситель оборудован подогревателями и на протяжении перемешивания поддерживает температуру смеси не ниже 60°C. Допустимо прогревание смеси до 95°C, что не повлияет на прочность образцов, но сократит время перемешивания до 15 -20 мин. При комбинировании обогрева, постоянного перемешивания в смесителе активаторного типа, добавления извести и горячей воды фосфогипс диспергирует непосредственно в смесителе. Этот процесс позволяет избежать предварительного измельчения, что значительно упрощает технологию и дает положительный экономический эффект. Измельченный кварцевый песок при попадании в смесь активизирует процессы образования силикатных соединений, что дополнительно повышает прочность. Кроме того, этот компонент пластифицирует смесь и делает ее более удобоукладываемой.

Также переработка фосфогипса является одним из инструментов решения экологических проблем, связанных с загрязнением отвалами и их химическими компонентами почвы, воды и воздуха. В предложенной смеси фсфогипс дигидрат является основным компонентом, что делает смесь экологически эффективной.

При формовании смесь подвергается прессованию под давлением 2,5-40 МПа, в зависимости от требуемых характеристик плотности и несущей способности изделий.

На примере 1 рассмотрим применение смеси.

Пример 1. В подогреваемый до температуры 70°C работающий растворосмеситель принудительного действия в следующей последовательности засыпаются следующие компоненты: негашеная известь, фосфогипс, вода при t=80-90°C и наполнитель - молотый кварцевый песок. Перемешивание идет 40-50 минут, в результате чего получается гомогенная смесь. Комковой фосфогипс в результате реакции с водой и известью при повышенных температурах диспергируется без помола. Затем смесь навешивается по 190-220 г и формуется при расчетном давлении. После прессования образцы хранятся при комнатной температуре и естественной влажности среды 7-28 суток.

Пример 2. Та же смесь и технология, что и в примере 1, однако при перемешивании температура смеси поднимается до 95°C, а время перемешивания снижается до 15-25 минут.

Опытно-лабораторные испытания проводились на базе Центра коллективного пользования им. проф. Ю.М. Борисова Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Были получены следующие результаты: прочность при сжатии - 31 МПа, что соответствует гипсовым материалам марки Г-25. При производстве данного материала имеет место снижение энергозатрат за счет использования двуводного вторичного гипса.