Способ получения органоминерального вяжущего

Способ получения органоминерального вяжущего

Изобретение относится к биохимической промышленности, в частности к способу получения строительного связующего состава из органического сырья и может найти применение в строительной индустрии.

Известны способы получения связующего методом механического воздействия на исходную торфяную массу, с дальнейшей ее переработкой вместе с водой и получением на выходе гомогенной массы с проявлением свойств связующего материала.

Недостатком известных способов является то, что механическое воздействие на исходный раствор осуществляется длительное время, а образуемая на выходе гомогенная масса обладает невысокими связующими свойствами.

Известен способ получения связующего, включающий помол торфяной массы истиранием под воздействием сдвигающих и нормальных механических нагрузок /RU 2041185, C04B38/00, 1995/. Отличительной особенностью известного способа является то, что истирание торфяной массы эксплуатационной влажности осуществляют в режиме сдвигающих нагрузок 50 - 200 Н и нормальных нагрузок 50 - 500 Н при 60 - 100^oС в рабочем объеме мельничной установки до получения водной дисперсии частиц торфа с размером, приблизительно равным 5 мкм. Недостатком известного способа является его высокая энергоемкость, связанная с необходимостью растирания торфа в роторно-инерционной мельнице (РИМ). Например, мельница РИМ-350 производительностью 30-200 кг/час готовой связующей торфяной эмульсии потребляет 7,5–15 кВт электроэнергии, что ведет к высокой себестоимости конечного продукта.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому является способ получения структурированного органоминерального вяжущего, включающий по меньшей мере однократное кавитационное диспергирование смеси торфа и воды /RU 2529619, C22B1/244, 2014/. Данное техническое решение выбрано за прототип. Отличительной особенностью прототипа является то, что диспергированию подвергают смесь при соотношении торфа к воде 1:4-1:4,5 и диспергирование ведут до достижения смесью температуры 80-90°C, которую затем охлаждают до комнатной температуры с получением готового продукта.

К недостаткам прототипа можно отнести высокую трудоемкость и недостаточную производительность. Так на получение одной тонны готового продукта необходимо от 1,5 до 2 суток.

Авторы решали задачу по созданию способа получения органоминерального вяжущего, лишенного указанных недостатков.

Технический результат заключается в снижении трудоемкости и повышении производительности.

Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается способ получения органоминерального вяжущего, включающий получение смеси торфа и воды, нагрев смеси, кавитационное диспергирование и охлаждение готового продукта. Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что кавитационное диспергирование осуществляют проточной обработкой смеси торфа и воды ультразвуком низкими частотами в диапазоне от 20 до 25 кГц.

Дополнительно предлагается нагрев смеси перед диспергированием осуществлять до температуры 65 - 75°С.

Дополнительно предлагается получать смесь торфа и воды влажностью от 75 до 85%.

Также дополнительно предлагается обработку смеси ультразвуком осуществлять с удельной мощностью излучения от 180 до 200 Вт/л⋅мин.

Осуществление кавитационного диспергирования проточной обработкой смеси торфа и воды ультразвуком низкими частотами в диапазоне от 20 до 25 кГц позволяет повысить производительность способа и снизить его трудоемкость.

Способ осуществляют следующим образом.

Торф разбавляют водой до необходимой влажности. Полученную водную суспензию нагревают, а затем пропускают через ультразвуковой реактор проточного типа. После прохождения водно-торфяной суспензии через ультразвуковой реактор, последняя приобретает связующие свойства.

Пример осуществления способа

Низинный торф высокой степени разложения с размером частиц не более 5 мм разбавляли водой до 80% влажности. Полученную водную суспензию пропускали через ультразвуковой реактор проточного типа с частотой ультразвуковых колебаний 22 кГц с потребляемой мощностью 3200 Вт (мощность генератора - 1000 Вт, мощность нагревателя – 2200 Вт). В рабочий объем ультразвукового генератора водно-торфяную суспензию направляли нагретой до температуры +70°С. Скорость прохождения суспензии через ультразвуковой реактор – 5 литров в минуту. Температура на выходе достигала +80°С. После охлаждения была получена гелеобразная однородная паста черного цвета со слабым растительным запахом: кислотность (рН по KCl) - 7,3, размер органических частиц торфа 3 - 5 мкм, плотность – 1200 г/л, электропроводность – 1,180 мОм/см.

Применение способа позволит повысить производительность получения вяжущего, например, в 2 раза при увеличении стоимости оборудования всего на 25%.