Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства композитных карбонизированных изделий

Изобретение относится к производству строительных изделий и может быть использовано в строительной промышленности для производства различных стеновых изделий.

Наиболее близким аналогом выбран способ производства композитных карбонизированных изделий, описанный в изобретении «Способ производства композитных карбонизированных изделий» (патент №90407, МПК С04В 2/00, 2015). Способ включает перемешивание гашеной кальциевой или доломитовой извести и карбонатного наполнителя в виде отходов добычи и обработки известняков фракции до 5 мм с получением формовочной массы, формование изделий прессованием из формовочной массы под давлением 50-150 кг⋅с/см², карбонизацию изделий углекислым газом величиной потока 0,2 л/см²⋅мин в течение 3-6 ч, в результате чего изделия достигают конечной прочности.

Недостатками ближайшего аналога является формование изделий прессованием под давлением 150 кг⋅с/см², что влечет за собой необходимость в громоздких дорогостоящих технологических прессах и оснастки, дополнительных затратах времени, а также ведет к увеличению энергозатрат. Как следствие - значительная себестоимость готовой продукции, низкая производительность способа.

Технической задачей изобретения является значительное снижение себестоимости готовых изделий, увеличение производительности способа производства композитных карбонизированных изделий, улучшение экологической ситуации территорий со значительным скоплением отходов камнедобычи известняков.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства композитных карбонизированных изделий.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства композитных карбонизированных изделий, включающем перемешивание гашеной кальциевой или доломитовой извести и карбонатного наполнителя в виде отходов добычи и обработки известняков фракции до 5 мм с получением формовочной массы, карбонизацию изделий углекислым газом, дополнительно проводят порезку изделий, формовочную массу готовят методом экструзии, осуществляют экструзионное формование изделий из формовочной массы под давлением 55-75 кг⋅/см², а в качестве карбонатного наполнителя используют отходы камнепиления известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков, или отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень, или отходы дробления и переработки вулканических горных пород на щебень.

Признаками изобретения, которые совпадают с признаками ближайшего аналога, являются наличие в способе производства композитных карбонизированных изделий перемешивания гашеной кальциевой или доломитовой извести и карбонатного наполнителя в виде отходов добычи и обработки известняков фракции до 5 мм с получением формовочной массы, карбонизации изделий углекислым газом.

Отличительными признаками изобретения являются порезка изделий, подготовка формовочной массы методом экструзии, экструзионное формование изделий из формовочной массы под давлением 55-75 кг⋅с/см², использование в качестве карбонатного наполнителя отходов камнепиления известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков, или отходов дробления и переработки известняковых пород на щебень, или отходов дробления и переработки вулканических горных пород на щебень.

Между совокупностью существенных признаков изобретения и техническим результатом существует причинно-следственная связь. В изобретении в качестве вяжущего используют гашеную кальциевую или доломитовую известь, в связи с чем достигается практически полная перекристаллизация гидрата кальция, а соответственно, формируется водонерастворимый каркас из вторичного карбоната кальция - продукта карбонизации, обеспечивающий требуемые нормативные физико-механические характеристики изделия. При этом использование давлений экструзионного формования в интервале 55-75 кг⋅с/см² позволяет получать изделия с пористостью 40-50%, что значительно облегчает доступ углекислого газа по всему объему изделия. Как результат - быстрая и практически полная карбонизация известковой заготовки. Использование в качестве наполнителя отходов камнедобычи известняков фракцией до 5 мм позволяет создать в известковой заготовке дополнительные центры кристаллизации, а также улучшить контакты срастания на границе «наполнитель - вяжущее» за счет аналогичной структуры вещества наполнителя с продуктом карбонизации извести - вторичным карбонатом кальция.

Способ осуществляется следующим образом.

Гашеную кальциевую или доломитовую известь и карбонатного наполнителя фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В качестве карбонатного наполнителя используют отходы камнепиления известняков-ракушечников или нуммулитовых известняков, или отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень, или отходы дробления и переработки вулканических горных пород на щебень. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением проходят через формующую головку. Проэкструдированные под давлением 55-75 кг⋅с/см² изделия разрезают и подвергают карбонизации углекислым газом величиной потока 0,2 л/см²⋅мин. в течение 3-6 часов в результате чего изделия достигают конечной прочности. Далее изделия отпускаются потребителю.

Пример 1

Гашеную кальциевую известь и отходы камнепиления известняков-ракушечников фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 55 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и подвергают карбонизации углекислым газом величиной потока 0,2 л/см²⋅мин в течение 3-6 ч в результате чего изделия достигают конечной прочности - 9 МПа, средней плотности - 1650 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Пример 2

Гашеную кальциевую известь и отходы нуммулитовых известняков фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 55 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 12 МПа, средней плотности - 1600 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 3

Гашеную кальциевую известь и отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 55 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 16 МПа, средней плотности - 1450 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 4

Гашеную кальциевую известь и отходы дробления и переработки вулканических горных пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 55 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 18 МПа, средней плотности - 1250 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 5

Гашеную кальциевую известь и отходы камнепиления известняков-ракушечников фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 65 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 11 МПа, средней плотности - 1650 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Пример 6

Гашеную кальциевую известь и отходы нуммулитовых известняков фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 65 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 14 МПа, средней плотности - 1550 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 7

Гашеную кальциевую известь и отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 65 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 18 МПа, средней плотности - 1500 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 8

Гашеную кальциевую известь и отходы дробления и переработки вулканических горных пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 65 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 20 МПа, средней плотности - 1350 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 9

Гашеную кальциевую известь и отходы камнепиления известняков-ракушечников фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 75 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 13 МПа, средней плотности - 1700 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Пример 10

Гашеную кальциевую известь и отходы нуммулитовых известняков фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 75 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 17 МПа, средней плотности - 1500 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 11

Гашеную кальциевую известь и отходы дробления и переработки известняковых пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 75 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 20 МПа, средней плотности - 1300 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

Пример 12

Гашеную кальциевую известь и отходы дробления и переработки вулканических горных пород на щебень фракцией до 5 мм засыпают в экструдер. В экструдере с помощью многосекционного шнека материалы перемешиваются в однородную смесь и под давлением 75 кг⋅с/см² проходят через формующую головку. Проэкструдированные изделия разрезают и карбонизируют, в результате чего изделия достигают конечной прочности - 22 МПа, средней плотности - 1200 кг/м³ при коэффициенте размягчения 0,8.

Технологические параметры карбонизации изделий те же, что и в примере 1.

При использовании доломитовой извести для производства композитных карбонизированных изделий технические характеристики изделий лежат в пределах: прочность 9-22 МПа, средняя плотность 1200-1700 кг/м³, коэффициент размягчения 0,75-0,85.

В результате реализации предложенного способа производства композитных карбонизированных изделий получают прочный искусственный материал прочностью 9-22 МПа, при средней плотности 1200-1700 кг/м³, коэффициент размягчения которого составляет 0,75-0,85, что достаточно для изготовления различных стеновых изделий.