Способ получения высокопрочного гипса

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2392241:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU)

Изобретение относится к способам получения высокопрочного гипса варкой в жидких средах при атмосферном давлении и может быть использовано в производстве гипсовых вяжущих повышенной прочности. В способе получения высокопрочного гипса путем варки измельченного двуводного гипса в жидкой среде используют гипс, измельченный в шарокольцевой мельнице в течение 20-40 мин в присутствии добавок алкилиденфосфоновых кислот в количестве 0,005-0,05%, а варку осуществляют в воде при температуре 93-96°С в течение 1-2 ч. Технический результат - исключение необходимости утилизации раствора после отделения полученного вяжущего, снижение температуры варки двуводного гипса, возможность регулирования сроков схватывания вяжущего, повышение прочности и снижение хрупкости затвердевшего материала.

Область техники

Уровень техники

Известен способ получения высокопрочного гипса в жидких средах (растворах солей, кислот и других соединений) при атмосферном давлении [Гипсовые материалы и изделия (производство и применение). Справочник / Под ред. А.В.Ферронской. - М.: Изд-во АСВ, 2004. - 488 с.]. В данных условиях α-модификация полугидрата сульфата кальция (α-CaSO₄·0,5H₂O) образуется при температуре ~115°С, обеспечить которую при обычном давлении возможно лишь при использовании различных растворов с температурой кипения 115°С и выше в качестве среды.

Существенным недостатком аналога является присутствие в получаемом гипсе значительных количеств солей и других веществ, ухудшающих его качество, поэтому существует необходимость их отмывки с помощью многократной промывки горячей водой, концентрирования образующихся при этом промывных вод путем упаривания и обезвоживания продукта в центрифугах или фильтрах. Кроме того, из-за невозможности осуществления сушки полугидрата непосредственно после варки необходимо учитывать возможность частичной гидратации получаемого вяжущего.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является способ получения высокопрочного гипса при нормальном давлении путем добавления измельченного двуводного гипса к водному раствору, содержащему свыше 6% моно-, ди- или трикарбоновых кислот, кристаллические затравки и свыше 0,5% (в пересчете на азот) аминосоединений с соотношением COOH/N>2; α-полуводный гипс образуется в процессе термообработки раствора при 100°С [Сэкидзава К., Нисимура К. Способ получения а-полуводного гипса. Патент Японии № 53-52294, опубл. 12.05.1978].

Недостатками прототипа являются использование в качестве жидкой среды многокомпонентной системы, включающей кислоты и аминосоединения, которую необходимо утилизировать после отделения полученного высокопрочного гипса, а также варка при температуре, практически совпадающей с температурой кипения раствора. Кроме того, необходимо отметить, что, хотя получаемый данным способом гипс и является высокопрочным, величина его прочности при сжатии (марка) не превышает 12÷14 МПа.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в разработке способа получения высокопрочного гипса, позволяющего исключить стадию утилизации раствора, используемого в качестве жидкой среды, понизить температуру варки двуводного гипса и увеличить его прочность при сжатии.

Поставленная задача решена разработкой способа получения высокопрочного гипса путем варки измельченного двуводного гипса в жидкой среде, в котором используют гипс, измельченный в шарокольцевой мельнице в течение 20-40 минут в присутствии добавок алкилиденфосфоновых кислот в количестве 0,005-0,05%, а варку осуществляют в воде при температуре 93-96°С в течение 1-2 ч.

В качестве алкилиденфосфоновой кислоты использовали нитрилотриметиленфосфоновую кислоту (НТФ) по ТУ 6-49-19-80, иминодиметиленфосфоновую кислоту (ИДФ) и метилиминодиметиленфосфоновую кислоту (МИДФ) [Дятлова Н.М. и др. Комплексоны и комплексонаты металлов. - М.: Химия, 1988. С.191, 60]. Все перечисленные кислоты представляют собой белые кристаллические порошки, растворимые в воде.

Двуводный гипс представлен природным гипсом - горной породой осадочного происхождения, основу которой представляет минерал гипс CaSO₄·2H₂O [Торопов Н.А., Булак Л.Н. Кристаллография и минералогия. - Л.: Стройиздат, 1964. 444 с.].

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. Исходный двуводный гипс измельчают в шарокольцевой мельнице в течение 20 мин в присутствии 0,005%-ной иминодиметиленфосфоновой кислоты, а затем подвергают варке в воде при температуре 93°С в течение 1 ч. Отфильтрованный и высушенный высокопрочный гипс подвергают стандартному испытанию на прочность при сжатии по ГОСТ 23789-79. Прочность при сжатии (марка) полученного вяжущего равна 15 МПа, что на 15% выше, чем у прототипа.

Пример 2. Исходный двуводный гипс измельчают в шарокольцевой мельнице в течение 20 мин в присутствии 0,03%-ной нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, а затем подвергают варке в воде при температуре 96°С в течение 1,5 ч. Прочность при сжатии (марка) равна 17 МПа (на 31% выше прототипа).

Пример 3. Исходный двуводный гипс измельчают в шарокольцевой мельнице в течение 20 мин в присутствии 0,05%-ной метилиминодиметиленфосфоновой кислоты, а затем подвергают варке в воде при температуре 94°С в течение 2 ч. Прочность при сжатии (марка) равна 16 МПа (на 23% выше прототипа).

Пример 4. Исходный двуводный гипс измельчают в шарокольцевой мельнице в течение 30 мин в присутствии 0,01%-ной нитрилотриметиленфосфоновой кислоты, а затем подвергают варке в воде при температуре 93°С в течение 1,5 ч. Прочность при сжатии (марка) равна 20 МПа (на 54% выше прототипа).

Пример 5. Исходный двуводный гипс измельчают в шарокольцевой мельнице в течение 40 мин в присутствии 0,04%-ной иминодиметиленфосфоновой кислоты, а затем подвергают варке в воде при температуре 96°С в течение 1 ч. Прочность при сжатии (марка) равна 20 МПа (на 54% выше прототипа).

Таким образом, предложенный способ получения высокопрочного гипса позволяет решить поставленную задачу, а именно: заменить жидкую среду с раствора на воду, что позволяет исключить стадию утилизации раствора после отделения полученного вяжущего, понизить температуру варки двуводного гипса со 100°С до 93-96°С, а также повысить прочность вяжущего на 15-54%. Дополнительными преимуществами предложенного способа являются пониженная хрупкость затвердевшего материала (на 8-12%) и возможность регулирования сроков схватывания получаемого вяжущего (в зависимости от вида и содержания добавки) в широких пределах: начало схватывания от 7,5 до 28 мин.

Способ получения высокопрочного гипса путем варки измельченного двуводного гипса в жидкой среде, отличающийся тем, что используют гипс, измельченный в шарокольцевой мельнице в течение 20-40 мин в присутствии добавок алкилиденфосфоновых кислот в количестве 0,005-0,05%, а варку осуществляют в воде при температуре 93-96°С в течение 1-2 ч.

Изобретение относится к технологии получения гипсовых материалов, используемых в стоматологии для изготовления моделей и для различных технических целей. .

Способ и устройство для кальцинирования гипса // 2375324

Способ получения ангидритсодержащего вяжущего // 2371406

Изобретение относится к производству гипсовых вяжущих материалов. .

Способ производства высокопрочного гипса // 2360875

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а конкретно к способам производства высокопрочного гипса. .

Способ получения гипсового вяжущего // 2359931

Изобретение относится к способу получения гипсового вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов. .

Полифазное гипсовое вяжущее и способ его получения // 2356863

Изобретение относится к получению строительных материалов и конкретно - к получению высокопрочного полифазного гипсового вяжущего. .

Способ получения гипсового вяжущего // 2351557

Изобретение относится к способам получения гипсовых вяжущих, в том числе ангидрита, а также сухих смесей для изготовления строительных изделий и конструкций, в том числе монолитных стеновых перегородок, потолочных перекрытий.

Высокопроизводительная вращающаяся печь для получения полугидрата и ангидрита ii // 2330227

Изобретение относится к области производства ангидритной штукатурки. .

Установка для сушки и/или обжига гипса // 2316517

Изобретение относится к способу обжига гипса и полуводного гипса, который может быть получен данным способом. .

Способ производства одновременно ангидритового цемента и гипсового вяжущего // 2302395

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к технике получения гипсового и ангидритового вяжущих веществ из природного сырья или отходов производства, содержащих сульфат кальция: фосфогипс, борогипс, энергогипс и т.п.

Способ получения водостойкого гипсового вяжущего // 2415093

Изобретение относится к способу получения водостойкого гипсового вяжущего и может найти применение в промышленности строительных материалов

Способ получения альфа-полугидрата сульфата кальция из дигидрата сульфата кальция // 2415818

Изобретение относится к способам получения альфа-полугидрата сульфата кальция

Способ изготовления смеси альфа и бета штукатурного гипса очень низкой консистенции // 2458014

Способ непрерывной модификации дигидрата гипса и модифицированный дигидрат гипса, полученный этим способом // 2472706

Способ и устройство для кальцинирования гипса под давлением // 2506227

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ кальцинирования гипса включает стадии, на которых вводят гипс в реактор под давлением 27, сжигают топливо и воздух в горелке 41 с образованием газообразных продуктов сгорания. После этого отводят часть газообразных продуктов сгорания и воздух в реактор под давлением 27 с созданием псевдоожиженного слоя гипса в реакторе. Затем направляют оставшуюся часть газообразных продуктов сгорания в теплообменник 52, который применяют для нагревания псевдоожиженного слоя и нагревают псевдоожиженный слой гипса в реакторе под давлением 27 для достаточного кальцинирования гипса с образованием кальцинированного полугидрата. Изобретение позволяет получить альфа-полугидрат сульфата кальция при сниженном потреблении топлива. 3 н. и 4 з.н. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Способ и устройство для кальцинирования гипса под давлением // 2506227

Способ получения водостойких гипсовых изделий // 2540731

Изобретение относится к области производства высокопрочных гипсовых изделий, может найти применение в производстве строительных материалов и других отраслях промышленности. Технический результат заключается в создании высокоэффективного способа получения водостойких гипсовых изделий с высокими физико-механическими свойствами, утилизации отходов шахтных выработок и шлака ферросплавного производства при существенном снижении затрат на изготовление изделий. Способ получения высокопрочных водостойких гипсовых изделий характеризуется тем, что осуществляют нейтрализацию кислых шахтных вод самораспадающимся шлаком ферросплавного производства с образованием влажного гипсосодержащего шлама, выдерживают шлам в емкости в течение 10-12 суток, отжимают лишнюю воду до остаточной влажности 40-45% и из образовавшейся пасты формуют изделия заданной конфигурации, которые подвергают сушке в форме при комнатной температуре в течение суток, а затем подвергают автоклавной обработке.

Установка для дегидратации альфа-гипса // 2558569

Изобретение относится к химической промышленности, в частности может быть использовано в производстве строительных материалов. Установка для дегидратации гипса содержит корпус, разделенный на последовательно расположенные секции предварительного обжига и дегидратации, снабженные индивидуальным подводом тепла в каждую из секций, причем тепловые трубы расположены каскадно с размещенными на них греющими площадками, чередующимися по высоте каскада в виде колец и дисков, а над каждой площадкой имеется криволинейная лопасть, изогнутая внутрь над кольцевой площадкой и наружу над диском. В каждой из секций установлены датчики температур, а разгрузочный транспортер имеет рубашку охлаждения. Образование α-гипса обеспечивается за счет регулирования зон прогрева, увеличения поверхности греющих площадок и каскадного движения гипса, а также вследствие снижения его температуры на разгрузочном транспортере. 3 ил.

Способ модификации бета-штукатурного гипса с применением диэтилентриаминпентауксусной кислоты // 2599398

Изобретение относится к способу покрытия штукатурного гипса диэтилентриаминпентауксусной кислотой (ДТПУ). Технический результат заключается в повышении прочности, снижении водопотребности, увеличении срока годности продукта. Способ получения модифицированного бета-штукатурного гипса из обожженного природного гипсового камня включает получение раствора жидкой диэтилентриаминпентауксусной кислоты в воде, нанесение указанного раствора на бета-штукатурный гипс, пока он горячий после обжиговой печи, получение смоченного бета-штукатурного гипса, высыхание и восстановление смоченного штукатурного гипса с получением модифицированного бета-штукатурного гипса. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл.

Способ получения высокопрочного гипса // 2613388

Настоящее изобретение относится к способу получения высокопрочного гипса варкой в жидких средах при атмосферном давлении. Технический результат заключается в наибольшей степени конверсии двуводного гипса, эффективной предварительной обработке двуводного гипса перед варкой. Способ включает предварительную механическую активацию двуводного гипса и последующую обработку активированного двуводного гипса водой при температурах 97-100°C в течение 4 часов, причем последующей обработке подвергают двуводный гипс, в котором количество запасенной энергии, соответствующее изменению межплоскостных расстояний кристаллической решетки, не менее 312 кДж/моль и суммарное количество энергии, соответствующее изменению поверхности областей когерентного рассеяния и микродеформаций, в диапазоне от 5,6 до 5,8 кДж/моль. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.