Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕВЗРЫВНОГО РАЗРУШАЮЩЕГО СРЕДСТВА АГЛОМЕРАЦИОННЫМ ОБЖИГОМ

Изобретение относится к технологиям получения невзрывных разрушающих средств (НРС) на основе известняка, которые применяются для разработки природного камня, щадящего разрушения строительных конструкций и объектов, выводимых из эксплуатации.

Известен способ получения НРС Белгородского государственного технического университета, включающей совместное измельчение 93-95% карбонатной породы и 5-7% щелочной добавки - Na₂CO₃, в виде технической соды и последующий обжиг во вращающейся печи (Лугинина И.Г., Шереметьев Ю.Г., Удалов В.В. Опыт применения экологически чистого невзрывного разрушающего вещества на основе негашеной извести // Цемент и его применение, 1995, №3-4, с.36-38) [1]. Недостатком данного состава следует считать его ориентированность на обжиг вращающейся печи. Известно, что современные вращающиеся печи в среднем производят не менее 100 т клинкера в час и имеют узкий, весьма жесткий интервал технологических параметров, настроенных на производство продукта определенного состава. Указанное исключает возможность производства НРС на предприятиях, производящих портландцемент. В то же время малые вращающиеся печи весьма затратны в эксплуатации, что делает их использование неперспективным, а НРС, вследствие своей повышенной гигроскопичности и связанной с этим потери активности, относится к продукции с весьма кратким интервалом сохранности. Последнее исключает целесообразность создания обширных запасов НРС и диктует необходимость применения для получения НРС мини-производств, среди которых агломерационный обжиг является весьма эффективным.

Известен способ получения НРС агломерационным обжигом, включающий измельчение известняка до порошкообразного состояния, который затем перемешивается с дисперсным твердым топливом. Полученную смесь гранулируют и обжигают, а продукт обжига измельчают до определенного зернового состава и разбавляют 10-30% клинкерного вяжущего (патент Уральского государственного технического университета №2251619 от 16.12.2003. Способ получения невзрывного разрушающего средства) [2].

Недостатком данного способа является замедленное, более 48 часов, проявление эффекта расширения НРС, тогда как в требованиях к техническим свойствам НРС указывается, что необходимый уровень расширения должен достигаться не позднее 24 часов с момента заливки НРС в скважину. Указанный недостаток существенно понижает конкурентные возможности НРС, полученного агломерационным обжигом.

Технической задачей изобретения является ускорение расширения до 90-100% от потенциального уровня к 24 часам от момента заливки НРС в скважину, т.е. до характеристики, соответствующей нормативам фирм, производящих НРС.

Поставленная задача решается тем, что в составе НРС, получаемого агломерационным обжигом карбонатной породы, которую размалывают, перемешивают с измельченным твердым топливом, гранулируют и обжигают в агломерационной установке, после чего продукт обжига размалывают до определенного размера частиц и перемешивают в заданной пропорции с цементом, перед помолом известняка в его состав вводят гипсовый камень в количестве 1-3% от массы известняка, а в качестве твердого топлива используют сернистый нефтекокс с содержанием серы до 9%.

Заявляемый способ испытывали с использованием известняка, в который вводили 1-3% гипсового камня и размалывали. В полученную минеральную вводили 20% твердого топлива в виде измельченного нефтяного кокса, перемешивали и гранулировали. Обжиг гранул осуществляли в лабораторной агломерационной установке, обжиговая камера которой имеет диаметр 200 и высоту 450 мм и вмещает до 10 кг гранулированной шихты. Для зажигания шихты использовали зажигательный горн, снабженный газовой горелкой. После зажигания шихты процесс обжига протекал в автономном режиме - за счет горения шихтового топлива.

При завершении обжига, которое фиксировалось максимумом температуры отходящих газов, продукт обжига в виде спека извлекали из установки, измельчали, разбавляли цементом, тщательно перемешивали и подвергали испытанию на расширение в специальном устройстве - металлическом цилиндре длиной 160, внутренним диаметром 48 и толщиной стенки 4 мм, имеющем разрез по образующей. Цилиндр устанавливали вертикально на стеклянной подложке и заполняли увлажненным НРС. Увеличение объема полученного НРС определяли по расширению цилиндра в % по отношению к исходному объему.

Ниже, в таблице, приведены результаты экспериментов. В опытах 2-8 рядовой нефтяной кокс заменяли сернистым аналогом, в составе которого содержалось от 5 до 9% SO₃.

Из материалов таблицы следует, что введение добавки гипсового камня существенно ускоряет расширение композиции. Наибольшее расширение к 24 часам достигается при введении 3%-ной добавки гипсового камня в сочетании с использованием в составе шихты сернистого нефтекокса, содержащего от 5 до 9% серы. Дальнейшее увеличение доли сернистой добавки нецелесообразно, поскольку при этом возможна коррозия оборудования вследствие избытка серы.

Вероятной причиной ускорения расширения образцов с добавкой гипсового камня является повышение растворимости в воде минеральных фаз, стимулирующих расширение образцов.

Техническим результатом изобретения является существенное ускорение процесса расширения НРС, полученного агломерационным обжигом.