Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

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%, Аl₂O₃ - 0,2-0,5%, SO₄ - 35-45%, MgO - 0,3-0,6%, CaO - 25-30%, В₂O₃ (кислоторастворимый) - 0,6-1,0%, Fe₂O₃ - 1-2%, В₂O₃ (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°С, а в качестве наполнителя используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы в количестве 7,5-15 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 натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Увеличение прочности борогипсовых образцов, содержащих этот наполнитель, обусловлено тем, что натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы является полимером на основе целлюлозы и при удалении влаги образует в составе борогипсовой матрицы волокна, которые армируют образующийся материал.

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.

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 масс. %). Полученный порошок подвергается термообработке с перемешиванием при температуре 210-230°С для удаления воды (оптимальная температура активации материала определялась согласно прочностным исследованиям, представленным в таблице 1). Затем готовилась композиция состава: гипс 85-92,5 масс. %; натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы в количестве 7,5-15 масс. % и вода 6 масс. % сверх 100 масс. %. Далее к заготовке прикладывается давление для уплотнения композиции. После прессования образцы высушивались.

Таблица 1 - Зависимость прочности отвержденного борогипса от температуры активации

Наибольшая прочность образцов на основе отвержденного борогипсового вяжущего без наполнителей согласно данным, представленным в таблице 1, наблюдается при температуре активации материала 210-230°С.

Результаты исследования прочностных характеристик полученных строительных материалов приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Зависимость прочности строительных материалов от вида и концентрации наполнителя

Согласно данным, представленным в таблице 2, установлено, что при оптимальном содержании натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (7,5-15 мас. %) в борогипсе предел прочности на изгиб возрастает в 1,7 раз.

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 сооружений, а также при благоустройстве.