Способ изготовления строительных изделий

 

Сущность изобретения золу ТЭС смешивают со связующим на основе водорастворимой соли натрия, вводимом в количестве 5,5-14 мас.% от массы сухой золы , формуют и сразу обжигают при воздействии температуры 250-900°С в течение времени определяемого по формуле т 1:(at + b), где твремя обжига, ч; t - температура обжига, °С: а - коэффициент, равный 10 b - коэффициент, равный 0,25 ч. 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ Ж„, 1757456 АЗ (я)з С 04 В 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,1

К ПАТЕНТУ

2 количестве 5,5-14 мас.g от массы сухой золы, формуют и сразу обжигают при воздействии температуры 250 — 900 С в течение времени определяемого по формуле х =

1:(at+ Ь), где х- время обжига, ч; t — температура обжига, С; а — коэффициент, равный

10 ч град; Ь вЂ” коэффициент, равный 0,25 ч. 2 табл., 1 ил.

1 (21) 4858875/33 (22) 17.08.90 (46) 23.08.92. Бюл. N. 31 (75) С; Н. Бяков, А. А, Матвеев и В. Н, Осипов (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИTER6HblX ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность изобретения: золу ТЭС смешивают со связующим на основе водораствори мой соли натрия, вводимом в

Изобретение относится к промышлен- ем 21-35 МПа и сушат в течейие 5 ч при ности строительных материалов и может 160 С. Затем поднимают температуру до быть использовано для производства кир- " 536 С в течение 4 ч, выдерживают2-бч и пича, камней-блоков, черепицы, облицовоч-. поднимают температуру до 1080 С со ско- 3 ной плитки для жилищного, гражданского и ростью 35-79 С/ч, Общая продолжительпромышленного строительства, . ность цикла обжига 24 — 30 ч.

Известен способ изготовления стено- Способ характеризуется большой дливых керамических изделий, по которому эо- тельностью, высокой температурой обжига лу-унос предварительно измельчают до и большой объемной массой получаемых изполного прохода через сито 900 отв./см; делий. затем смешивают с вторичной цементной Известен способ изготовления стенопылью в соотношении компонентов, мас. ; вых изделий,,по которому золу ТЭС предвазола-унос55-85; вторичная цементная пыль рительно прокаливают при 800-820 С в

15-45. Смесь смешивают с водой до влаж- течение2 — 2.5ч, затем смешивают сделювиности 21-23%. Изделия формуют методом альной глиной в соотношении, : эола 70прессования, после чего сушат, поднимая 75; глина 25-30. Полученную смесь Ф" . температуру от 30-35 С до 100-120 С в те- формуют в кирпичи, суаат и обжигают по СЛ чение 15-20 ч. Обжиг иэделий проводят при режиму: подъем температуры до 250 С со („3

1080 С с выдержкой в течение 2 ч.. скоростью 4 град/мин: от 250 С до 6000С со

Недостатками способа являются низкая скоростью 10 град/мин; от 600 до 800 С вЂ” 4 эффективность утилизаций золы-уноса, вы- ; от 800 до 1150 С вЂ” 10 град/мин; сокая температура обжига и низкий предел выдержка при 1150 С 30 мин. прочности изделий при сжатии.. Недостатками способа являются сложИзвестен способ. по которому золу ТЗС . ность температурной обработки, высокая смешивают с топливным шлаком и жидкий температура обжига, низкий предел прочстеклом в следующем соотношении, : эо- ности при сжатии получаемых изделий. ла-унос (тонкие фракции) 72-77; топливный С целью повышения прочности и увелишлак 20-25; жидкое стекло 3. Полученную чения сроков схватывания предложено вясмесьформуютпрессованием поддавлени- жущее затворять раствором щелочного t757456 жущее затворять раствором щелочного компонента, Предварительно доменный гранулированный шлак размалывают совместно с портландцементным клинкером до тонины помола не менее 3000 см /г, затем пол- 5 ученное вяжущее затворяют. раствором щелочного компонента (сода, поташ. едкие щелочи, растворимые силикаты с силикатным модулем от 0,5 до 2,5), При этом выдерживают соотношение компонентов в 10 следующих пределах, мас. ф,: гранулированный доменный шлак 79-96; соединение щелочного металла в пересчете на оксид натрияч 3-12; портландцементный клинкер

1 9..: 15

Способ получения вяжущего не позволяет использовать золу ТЭС, требует длительного размола и вследствие этого сопровождается большими энергозатратами. 20

Известен способ изготовления строительных изделий, по которому золу ТЭС, порошок боя стекла, гранулированный фосфорный шлак предварительно просеивают, отдельно каждый компонент, через сито 2

0,08: Затем отвешивают 3-7 мас. / золы

ТЭС, 7-15 мас. / порошка боя стекла, 67 — 70 мас.% гранулированного фосфорного шлака, тщательйо перемешивают сухие компоненты вместе, добавляют 10-11 мас. / 3 раствора щелочи и перемешивают до получения однородной влажной массы. Из полученной массы формуют изделия методом прессования при давлении 5 — 10 МПа. Изделия сушат при 60-100 С в течение 2 ч и 3 обжигают при 900 — 950 C е течение 1-3 ч, Недостатками способа являются низкая эффективность утилизации золы ТЭС из-за малого ее содержания в композиции, высо"кие энергозатраты, связанные с необходи- 4 мостью получения порошка боя стекла, просеивания и многократного перемешивания компонентов, сушки изделий и высокой температурой обжига. большая объемная

5 1 а1+б где т — время обжига, ч;

t — температура обжига, С; а — коэффициент, равный 10 ч град -з

0 Ь вЂ” коэффициент, равный 0,25 ч

Предлагаемый способ имеет следующие технические преимущества: использование в качестве шихты только одной золы тепловой электростанции резко повышает

5 эффективность использования эолы; содержание водораствбримой соли натрия в пределах 5,5-14 мас.,ь от массы сухой золы в пересчете на оксид натрия обеспечивает предел прочности изделий при сжатии от 42

0 до 62 МПа (по прототипу 14-23), объемную массу от 1,21 уо 1,17 г/см (по прототипу

1,32-1,72 г/см ), морозостойкость более 50 циклов (по прототипу 24 — 60 циклов).

При содержании соединения натрия менее 5,5 мас. / от массы сухой эолы наблюдается значительное понижение прочности изделий.

При содержании соединения натрия более 14 мас, от массы сухой золы дальнейшее повышение прочности иэделий при сжатии не наблюдается, объемная масса не уменьшается и начинается выщелачивание соединения натрия при выдержке в воде.

При обжиге влажных изделий после формования получаются изделия с однородной матовой поверхностью и регулярной прочностью. При выдержке на воздухе, т.е. при естественной сушке на поверхности изделий проступает "шуба" карбоната щелочного металла, после обжига поверхность

55 масса изделий.

Наиболее близким по технической сущности является спсооб изготовления строительных изделий, по которому сухую золу с добавкой 10-15/ глины и отходов углеобогащен ия увла жн я ют 3 /о -н ы м раст вором жидкого стекла и ортофосфорной кислоты экстракционного производства до влажности

13-16 $ от массы сухого порошка. После тщательного перемешивания формуют изделия полусухим прессованием; помещают их s печь, поднимают температуру со. скоростью

1,5-2,0 град/мин до начала размягчения золы или на 20-30 выше и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч.

Способу присущи следующие недостатки; низкая эффективность использования золы, так как в состав шихты входят дополнительные ингредиенты в количестве 263;4, высокие энергозатраты, обусловленные длительным временем подьема температуры обжига (от 12 до 17,5 ч); большая объемная масса изделий из-за высокой температуры обжига изделий, Целью изобретения является повышение эффеКтивности утилизации золы, снижение энергозатрат и объемной массы изделий, Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления строительных.изделий, включающем смешивание золы ТЭС со связующим на основе водорастворимой соли натрия, формовайие и обжиг, связующее используют в количестве 5,5 — 14 мас.7; от массы сухой золы в расчете на оксид натрия, а обжиг проводят сразу после формования при воздействии температуры 250-900 С в течение времени, определяемого по формуле

1757456 изделий лишена благородной фактуры. прочность изделий становится нерегулярной по толщине. Обжиг влажных иэделий сразу после формования позволяет снизить энергозатраты и повысить производительность способа за счет исключения операции сушки иэделий, Одновременно это обеспечивает получение изделий с меньшей объемной плотностью без введения дополнительных веществ и операций.

Обжиг изделий при температуре ниже

250 С дает воэможность превзойти предел прочности изделий при сжатии и несколько уменьшить объемную массу изделий относительно прототипа, однако при этом наблюдается низкая морозостойкость иэделий. Термообработка изделий при температуре выше 250 С позволяет получить высокую морозостойкость при одновременном улучшении остальных характеристик изделий (повышение прочности и уменьшение объемной массы), Получение более высоких технических характеристик изделий в более низком температурном интервале (250 С и выше) по сравнению с прототипом (900-950 С) является новым сверхэффектом, так как по классическим представлениям повышение технических характеристик керамических изделий. может быть достигнуто еще большим увеличением темйературы обжига. Вместе с тем, понижение температуры обжига обеспечивает снижение энергозатрат и обьемной массы изделий.

Определение времени обжига в зависимости от температуры обжига по уравнению

r= 1/(at+ Ь) позволяет установить оптимальный технологический режим процесса в широком температурном интервале (250 С и выше), что позволяет снизить энергозатраты и обеспечивает создание более гибкой технологии получения изделий с регулируе20

40 мыми свойствами по сравнению с прототи- 45 пом.

Пример 1. В золу ТЭС-1 добавляют раствор каустической соды в количестве (мас.% в пересчете на оксид натрия): 45; . 5,0; 5,5; 6,5; 13; 14; 15 от массы сухой золы. 50

Тщательно перемешивают смесь до получения однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи методом прессования. Давление прессования 5,07,5 МПа. Сразу после формования изделия подвергают термообрэботке при температуре 250 С в течение 2 ч. Полученные изделия испытывают по ГОСТ 530-80, ГОСТ

8462-85, ГОСТ 7025-78.

Пример 2, В золу ТЭС-2 добавляют раствор каустической соды в количестве (мас., в пересчете на оксид натрия): 4,5;

5,0; 5,5; 6,5; 13; 14; 15 от массы сухой золы, Тщательно перемешивают смесь до получения однородной влажной массы, Из полученной смеси формуют кирпичи методом прессования, Давление прессования 5,07,5 МПа. Сразу после формования иэделия подвергают термообработке при температуре 250 С в течение 2 ч. Полученные изделия испытывают по ГОСТ 530-80; ГОСТ

8462-85, ГОСТ 7025-Т8.

Пример 3. В золу ТЭС-1 добавляют раствор каустической соды в количестве 5,5 мас.% от массы сухой золы и тщательно перемешивают смесь до получения однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи при давлении прессования 5,0-7,5 МПа. Сразу после формования изделия отдельными Йартиями подвергают термообработке при температурах 100, 200, 250, 300, 500, 750, 900 С в течение 2,9; 2,2; 2,0; 1,8: 1,3; 1,0, 0;7 ч соответственно.

Пример 4. В золу ТЗС-1 добавляют раствор кэльцинированной соды "в количестве 5,5 мас.% от массы сухой золы.и тщательно пермешивают смесь до получения однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи при давлении прессования 5,0-7,5 МПа, Сразу после формования изделия подвергают термообработке при температуре 900 С в течение 0,7 ч, Пример 5. В золу ТЗС-1 добавляют раствор двууглекислой соды в количестве

5,5 мас.% от массы сухой золы и тщательно перемешивают смесь, до получения однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи npin давлении прессования 5,0 — 7,5 МПа. Сразу после формования изделия подвергают термообработке при темпера /ре 900 С в течение 0,7 ч.

Пример 6. В золу ТЭС-1 добавляют раствор каустической соды в количестве 5,5 мас.% от масси сухой. золы и тщательно перемешивают до получения однородной влажной массы, Из полученной смеси формуют кирпичи при давлении. прессования

5,0-7,5 MIla. Сразу после формования изделия подвергают термообработке при следующих условиях:

t = 250 С; т - 1 ч; 2 ч; 3 ч; рассчетное время 2 ч;

- t =- 500 C; r = 1 ч; 2 ч; 3 ч; рассчетное время 1,3 ч;

t = 900 C; r - 1 ч; 2 ч; 3 ч; рассчетное время 0,7 ч.

Полученные результаты сведены в табл. 2, Как видно иэ полученных данных, добавление в золу ТЗС соединения натрия

1757456 менее 5,5 мас. приводит. к понижению прочности и морозостойкости получаемых изделий. Добавление соединения выше 14 мас.% экономически нецелесообразно, Кроме того, это приводит к выщелачиванию соединения щелочного металла в воде. В интервале 5,5-14 мас, $ достигаетСя -повышение прочности и понижение объемной массы изделий относительно прототипа.

Вариации в количественном соотношении компонентов эолы (T3C-1 и ТЗС-21 не оказывают заметного влияния на конечный результат.

Добавление соединения натрия в раствор затворения в интервале 5,5-14 мас.7; в пересчете на Na20 приводит к снижению нижней границы температурногоинтервала обжига до 250 С, что обеспечивает уменьшение энергетических затрат на производство строительных изделий при одновременном повышении йх эксплуатационных характеристик,Одновременно заявляемый способ по сравнению с прототипом повйшает эффективность утилизации золы до 86-94,5 мас. g,.

На чертеже показана экспериментальная зависимость времени обжига изделий от температуры обжига для различных соединений натрия (каустическая сода, двууг лекислая сода, кальницированная сода).

Точки, обозначенные звездочкой, относятся к составам с каустической содой; точки, обозначенные кружочком, отйосятся k составам с двууглекислой содой; точки, обозначенные прямоугольнйком, oiíoñÿ Tñÿ к составам с кальцинированной содой, Предлагаемая математическая зависимость времени обжига изделий от температуры обжига r = 1:(at +Ь) удовлетворительно описывает процесс в случае использования различных соединений щелочного металла в температурном интервале 250 — 900 С.

5 Сравнение величины времени, необходимого для обжига изделий при данной температуре, рассчитанного по формуле и согласно прототипу, показывает, что расчет по формуле обеспечивает достижение тре10 буемых технических характеристик изделий при обжиге не менее длительное время и тем самым дает возможность снизить энергозатраты.

Таким образом, предлагаемый способ

15 обеспечивает получение нового положительного эффекта для народного хозяйства страны, заключающегося в повышении эф. фективности утилизации золы, снижении энергозатрат и объемной массы изделий.

20 Формула изобретения

Способ изготовления строительных изделий, включающий смешивание золы ТЗС со связующим на осйове водорастворимой . соли натрия, формование и обжиг, о т л и ч а25 ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности утилизации эолы, снижения энергозатрат и объемной массы изделий, связующее используют в количестве 5,5-14 мас.,(» от массы сухой золы в расчете на

30 оксид натрия, а обжиг проводят сразу после формования при воздействии температуры

250 — 900ОG в течение времени, определяемого по формуле

35 i= 1:(at+ Ь), где t — время обжига, ч;

t — температура; С; а — коэффициент, равный 10 ч град-1;

-з -т

Ь вЂ” коэффициент, равный 0,25 ч

-1

Таблица1

1757456

10 г ЛАП Ц

Т g u

Объемная Водопогмасса, лоценив, г/см> Ф еееее

Мороэостойкость, число циклов.

Состав, мас.Ф

Температур», С

Bpe»>l термообработки, ч

Предел прочности

hp» скатим, МПа е

12-17,5 14-23

Прототип:

Зола ТЭС-1

Не более

1,32-1,72 13-22,7 24-60

13001500

Глина и отходы 10-15 углвобогацения

Натрия силикат

Ортофосфорная кислота оода

13-16

Каустическая сора а пересчете на NaqO

1,18

1,17

1,19 18

1,19

1,20 19

1,21 22

1,20 19

2.

2

2

Болев 50

6опее 50

Более 50

Gonee 50

Более 50

Зола TSC-1 остальное

Каустическая сода

1, 19 19

i 20 19

1,26 20

1,25 20

1,27 20

1,29 21

1,32 21

Более 50

Более 50 Болев 50

Более 50

Более 50

250 2

250 2

250 2

250 2

250 2

250 2

250 2

Зола ТЭС-2 остальное

Каустическая . сода

100 2,9

200 2,2

250 2,0

3оо 1,8

500 1 3

750 1>О

900 0,7

Менее 10

5,5

94,5

Зола ТЭС-1

18

18

17

19

Болев 50

900 .. 0,7 61,4-67,5

900 0,7 . 62,3-67,9 1,12 20

Более 50

250 1,0

250 2,0 18

250 3,0 20

Более 50

Более 50

å> .Ф

Содерз>ание соединения указано в пересчете на йаво1

" "время термообработки, рассчитанное по формуле. е е ееее е е

4,5

5,0

5,5

6,5

13,0

14>0

15>0

4,5

5,0

5,5

6,5

13,0

14>0

l5,О

Сода кальцинироеанная . 5,5

Зола ТЭС-1 94,5

Сода двууглекислая 5,5

Зола ТЭС-1 94,5

Сода каустическая " 5,5

Зола ТЭС- l 94,5

2501

250

900

2, О""

l,0

2,0

3,0

1,3

1 ° О

2,0

3,0

0,7

l0,3"l1,3

14,7-15,5

35,4-52,4

41,5-55,2

55,1-62,0

54,0-63,4

54,8-63,0

11,4-12,3

12,4-20>5

42,3-49,5

39,4".48,5

48,1-52,О

45,6-50,1

47,0-52,7

8,4-8>7

32,6-42 3

44,7-52,0

42,3-52,3

44,6-52,4

51,7-62,0

42, 6 54,0

35,4-52,4

32,3-34,0, 48,5-60,0

46,7-52,4

58,7-62,1

44,6"51,6

46,9-60,7

48,0-62,4 .

52,6-64,0

1,31

1,20

1,18

1,18

1,17

1,17

1,19

1,18

1,18

1,19

1>17

1,18

1,18

1,17

18

21

21

21

21

Менее 15

Более 50

Более 50

Болев 50

Болев 50

Более 50

Более 50

Более 50

Более 50

Болев 50

Более 50

6опее 50

Болев 50

Более 50

1757456

f00 300 500, 700 900

ТЕМПЕРАТУРА ОБЖИГА, С

Составитель С.Бяков

Техред М.Моргентал

Редактор О.Головач

Корректор Н,Гунько

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Заказ 3102 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5