Способ получения композиционного сыпучего гипсового материала

Авторы патента:

C04B28/14 - содержащие цементы на основе сульфата кальция

Владельцы патента RU 2500643:

Общество с ограниченной ответственностью "Промдобавка" (RU)
Мисников Олег Степанович (RU)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к сухим строительным смесям, и может быть использовано для производства теплоизоляционных, конструкционно-теплоизоляционных и акустических материалов, а также в домостроении. В способе получения композиционного сыпучего гипсового материала, путем дробления гипсового составляющего, его обжига и сухого смешивания компонентов, в качестве гипсового составляющего используют природный гипсовый камень. В качестве модифицирующей добавки - торфяной порошок, который вводят в природный гипсовый камень перед дроблением или перед обжигом в количестве, в мас.%: природный гипс - 90-99,5, торфяной порошок - 0,5-10. Обжиг осуществляют при температуре 150-200°С в течение 60-180 минут. Торфяной порошок вводят в гипсовый порошок. Технический результат - повышение стабильности физико-химических характеристик материала, полученного предложенным способом, при длительном хранении, отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Известен способ получения композиционного материала, который принят за прототип, включающий дробление гипсового камня, его прокаливание при повышенных температурах и сухое смешение полученного гипсового вяжущего с добавкой, при этом при получении композиционного материала прокаливание ведут до получения гипсового вяжущего - β-полугидрата или водорастворимого ангидрита сульфата кальция (RU 2232733, кл. С04В 28/14; С04В 28/14; С04В 22:02; С04В 103:67, 14.05.2002).

Недостатком способа является невысокая стабильность материала при его хранении, который получен известным способом,

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего возможность получения композиционного гипсового материала с сохранением сыпучих свойств длительное время.

Техническим результатом изобретения является расширение сырьевой базы, снижение себестоимости, простоты изготовления и отсутствием отрицательного воздействия на окружающую среду, а также повышение стабильности материала полученного заявленным способом при длительном его хранении.

Поставленная задача и как следствие указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения композиционного сыпучего гипсового материала, путем дробления гипсового составляющего его обжига и сухого смешивания компонентов, согласно изобретению в качестве гипсового составляющего используют природный гипсовый камень, а в качестве модифицирующей добавки - торфяной порошок который вводят в природный гипсовый камень перед дроблением или перед обжигом в количестве, в масс.%: природный гипсовый камень - 90-99,5, торфяной порошок - 0,5-10, а обжиг осуществляют при температуре 150÷200°С в течение 60÷180 минут. При этом торфяной порошок вводят в гипсовый порошок.

Использование в качестве модифицирующей добавки торфяного порошка позволяет повысить стабильность гипса при его длительном хранении. Экспериментально подтвержденный факт - время хранения модифицированного торфом гипса составило пять лет при относительной влажности воздуха 85÷90%. При этом его прочность равнялась марочной, то есть не произошло потери его физико-химических характеристик. Кроме того торфяной порошок является исключительно экологически чистым сырьем, легко доступным и дешевым.

Размеры частиц торфяного порошка должны составлять не менее 100 мкм. Такой размер частиц торфяного порошка обусловлен максимально возможным выходом из него водоотталкивающих компонентов при обжиге, а также минимальным отрицательным воздействием на основные физико-химические характеристики гипса. Размер частиц свыше 100 мкм будет ухудшать прочностные характеристики гипса, так как размер частиц гипса после помола не превышает 100 мкм. Таким образом, наполнитель (торфяной порошок) и матрица (природный гипс) должны быть одного размера. Введение торфяного порошка перед обжигом гипса, позволяет осуществлять его совместное с гипсом обезвоживание (при необходимости) и одновременно проводить его начальную стадию термического разложения, при которой выделяются водоотталкивающие компоненты. Дополнительным преимуществом совместной термообработки гипса и торфяного порошка является более равномерный прогрев смеси, так как гипс обладает более высокой по сравнению с торфом теплопроводностью. Кроме того, температура обжига составляет от 150 до 200°С, а время процесса от 60 до 180 минут.В процессе обжига происходит интенсивное выделение и испарения кристаллизационной (гидратной) воды из гипса. Одновременно с этим удаляется физико-химически и химически связанная влага из торфа, после чего начинается первичная стадия его термического разложения с выделением водоотталкивающих компонентов. При температуре менее 150°С термического разложения органической массы не происходит, а при температуре выше 200°С высока вероятность возгорания торфяного порошка. Кроме того, нагревание гипса с подъемом температуры свыше 200°С может привести к обезвоживанию полуводного гипса до растворимого ангидрита и к ухудшению его качества. Водоотталкивающие компоненты покрывают поверхность гипсовых частиц органической пленкой и изолируют их от жидкой и парообразной воды.

Введение торфяного порошка в гипсовый порошок проводят для того, чтобы максимально приблизиться к параметрам используемого в промышленности технологического процесса, так как условия проведения обжига гипса практически полностью соответствуют условиям обезвоживания торфяного порошка и начальной стадии его термического разложения. При этом пористая структура гипсовых частиц позволяет осаждать на них жидкие и твердые продукты низкотемпературного разложения органического вещества торфа. Обработка гипсового порошка в процессе его совместного обжига с торфяным порошком приводит к тому, что он не слеживается при хранении и максимально сохраняет свои физико-химические характеристики.

Введение торфяного порошка непосредственно в природный гипсовый камень возможно также и пред его обжигом с последующим помолом. Однако в этом случае эффективность обработки будет значительно ниже, так как продукты низкотемпературного разложения торфа будут осаждаться не на поверхности частиц, а на поверхности гипсового камня. При его помоле антислеживающий эффект будет достигаться за счет механического ударного воздействия на минеральные и органические частицы, позволяющего закреплять жидкие и твердые продукты низкотемпературного разложения на формирующихся гипсовых частицах, а также за счет перемешивания обработанных поверхностных частиц гипсового камня с частицами, образующимися при помоле внутренних слоев гипсового камня,

Способ получения композиционного сыпучего гипсового материала иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В качестве порошкообразной модифицирующей добавки применяли порошок из низинного торфа степенью разложения 35%. Для получения порошка высушенный до относительной влажности 6-10% низинный торф измельчали в шаровой мельнице и просеивали на сите с размером отверстий 100 мкм. Просеянный торф добавляли в гипс в количестве 3 мас.%. Полученную смесь при постоянном перемешивании нагревали в специальной смесительной установке до температуры 170°С, выдерживали при этой температуре в течение 120 минут, а затем охлаждали до комнатной температуры.

Полученный композиционный сыпучий гипсовый материал обладал водоотталкивающими свойствами. При нанесении капли воды на поверхность материала она не впитывалась, и краевой угол ее смачивания с поверхностью композиционного сыпучего гипсового материала составил 125°. При хранении композиционного сыпучего гипсового материала в течение 1 месяца при относительной влажности воздуха 80-90% признаков съеживания (образования комков) не обнаружено. Потеря прочности на одноосное сжатие, по сравнению с контрольным образцом, хранившимся в сухом месте, составила 9% (см. таблицу). А контрольный образец, хранившийся в течение одного месяца в условиях относительной влажности воздуха 90%, полностью слежался и потерял свои потребительские (физико-химические) характеристики (в таблице и далее в примерах не отражено, так как потеря характеристик произошла во всех экспериментах).

Пример 2. Аналогичен примеру 1, но в качестве порошкообразной модифицирующей добавки применяли порошок из переходного торфа степенью разложения 25% в количестве 5 масс.%, температура нагрева составляла 150°С, а время выдерживания при этой температуре 180 минут. Краевой угол смачивания составил 110°, признаков слеживания не обнаружено, а потеря прочности составила 8% (см. таблицу).

Пример 3. Аналогичен примеру 1, но в качестве порошкообразной модифицирующей добавки применяли порошок из верхового торфа степенью разложения 20% в количестве 10 масс.%, температура нагрева составляла 200°С, а время выдерживания при этой температуре 60 минут.Краевой угол смачивания составил 165°, признаков слеживания не обнаружено, а потеря прочности составила 5% (см. таблицу).

Пример 4. Аналогичен примеру 1, но в качестве порошкообразной модифицирующей добавки применяли смесь порошков из верхового (одна треть), переходного (одна треть) и низинного (одна треть) торфа с соответствующими степенями разложения (см. примеры 1-3), концентрация добавки составляла 7 масс.%, температура нагрева составляла 160°С, а время выдерживания при этой температуре 180 минут. Краевой угол смачивания составил 155°, признаков слеживания не обнаружено, а потеря прочности составила 3% (см. таблицу).

Пример 5. В качестве порошкообразной модифицирующей добавки применяли порошок из низинного торфа степенью разложения 35%. Для получения порошка высушенный до относительной влажности 6-10% низинный торф измельчали в шаровой мельнице и просеивали на сите с размером отверстий 100 мкм. Просеянный торф добавляли в гипсовый камень в количестве 3 мас.%. Полученную смесь при постоянном перемешивании нагревали в специальной смесительной установке до температуры 190°С, выдерживали при этой температуре в течение 120 минут, а затем охлаждали до комнатной температуры.

После охлаждения смесь размалывалась на шаровой мельнице в порошок.

Полученный композиционный сыпучий гипсовый материал обладал водоотталкивающими свойствами - при нанесении капли воды на его поверхность она не впитывалась, и краевой угол ее смачивания с поверхностью композиционного сыпучего гипсового материала составил 95°. При хранении композиционного сыпучего гипсового материала в течение 1 месяца при относительной влажности воздуха 80-90% были обнаружены незначительные признаки слеживания - образования комков. Потеря прочности на одноосное сжатие по сравнению с контрольным образцом, хранившимся в сухом месте составила 19% (см. таблицу).

Данные примеры не ограничивают возможности способа получения композиционного материала. Например, при использовании верхового торфа со степенью разложения 35%, эффект стабильности материала намного выше (см. таблицу), что позволяет снижать его концентрацию до 0,5 масс.%.

В промышленных условиях при незначительном усовершенствовании существующих технологических линий и использовании дополнительного технологического оборудования возможно получение композиционного гипсового материала. Возможно введение торфяного порошка, согласно изобретению, непосредственно в порошок при обжиге двуводного гипса, или при последующем совместном помоле торфяного порошка с обожженным гипсовым камнем.

Таблица
Характеристики композиционного сыпучего гипсового материала
Наименование состава	Температура нагрева, °С	Время выдерживания при заданной температуре нагрева, мин	Величина краевого угла смачивания поверхности материала, град	Признаки слеживания при храненииⁱ (образование комков)	Процент потери прочности по отношению к марочнойⁱⁱ
Гипс (97 масс.%) и низинный торф степенью разложения 35% - (3 масс.%)	170	120	125	нет	9
Гипс (95 масс.%) и переходный торф степенью разложения 25% - (5 масс.%)	150	180	110	нет	8
Гипс (90 масс.%) и верховой торф степенью разложения 20% - (10 масс.%)	200	60	165	нет	5
Гипс (93 масс.%) и смесь низинного, переходного и верхового торфа (1:1:1) - (7 масс.%)	160	160	155	нет	3
Гипс (99,5 масс.%) и верховой торф степенью разложения 35% - (0,5 масс.%)	180	180	105	нет	0
Гипс (95 масс.%) и смесь низинного и переходного торфа (1:1)-(5 масс.%)	190	60	115	частично есть	13
Гипс (96 масс.%) и смесь низинного и верхового торфа (1:1)-(4 масс.%)	190	60	120	частично есть	15
Гипс (96 масс.%) и смесь переходного и верхового торфа (1:1)-(4 масс.%)	190	60	125	частично есть	15
Гипсовый камень (97 масс.%) и низинный торф степенью разложения 35% - (3 масс.%)	190	120	95	частично есть	19
¹ Хранение производилось в течение месяца при относительной влажности воздуха 90%
¹ Марочная прочность определялась у образца гипса, хранившегося в течение месяца в сухом месте.

Таким образом, в изобретении доказана промышленная применимость способа получения композиционного сыпучего гипсового материала, который позволит повысить стабильность физико-химических характеристик при длительном хранении, расширить сырьевую базы, снизить себестоимость, обеспечить простоту изготовления и отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду.

1. Способ получения композиционного сыпучего гипсового материала путем дробления гипсового составляющего, его обжига и сухого смешивания компонентов, отличающийся тем, что в качестве гипсового составляющего используют природный гипсовый камень, а в качестве модифицирующей добавки - торфяной порошок, который вводят в природный гипсовый камень перед дроблением или перед обжигом в количестве, мас.%: природный гипс - 90-99,5, торфяной порошок - 0,5-10, а обжиг осуществляют при температуре 150÷200°С в течение 60÷180 мин.

2. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что торфяной порошок вводят в гипсовый порошок.

Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в повышении прочности фосфогипсовых плит.

Модельный материал // 2494991

Изобретение относится к области композиционных материалов, применяемых для изготовления моделей, а также при отделочных, строительно-декоративных, скульптурно-оформительских работах, при реставрации архитектурных и интерьерных объектов.

Сырьевая смесь для изготовления гипсового кирпича // 2494065

Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в снижении расхода фосфогипсового вяжущего при сохранении прочности гипсового кирпича.

Сырьевая смесь для изготовления скульптуры // 2493126

Изобретение касается состава сырьевой смеси, которая может быть использована для изготовления скульптуры. Сырьевая смесь для изготовления скульптуры содержит, мас.%: гипсовое вяжущее 46,1-50,5; крахмал 0,4-0,6; измельченная до полного прохождения через сетку 008 стружка чугунная 48,0-52,0; меламиновая смола 1,1-1,3.

Сырьевая смесь для изготовления скульптуры // 2490227

Сырьевая смесь для изготовления скульптуры // 2489386

Гипсовый состав для изготовления гипсокартонных листов с повышенной сопротивляемостью температурному воздействию // 2487096

Изобретение относится к гипсовым составам для производства гипсокартонных листов с повышенной сопротивляемостью температурному воздействию. .

Сырьевая смесь для изготовления гипсового кирпича // 2486151

Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. .

Масса для производства теплоизоляционных плит // 2484041

Масса для производства теплоизоляционных плит // 2484040

Композиция для получения самонесущего теплоизоляционного материала и способ его изготовления // 2500644

Изобретение относится к области строительства, в частности к производству строительных материалов, и может быть использовано для получения теплоизоляционных самонесущих материалов, для утепления стен, потолков, перегородок и т.п. преимущественно для сельского и индивидуального строительства. Технический результат заключается в получении самонесущего теплоизоляционного материала, обладающего высокими теплоизолирующими свойствами, упрощенным составом, расширенной сырьевой базой и низкой стоимостью. Композиция для получения самонесущего теплоизоляционного материала включает отходы деревообрабатывающей промышленности - опилки, строительный гипс, добавку-пенообразователь и воду, при следующем соотношении компонентов (масс.%): опилки 10,75-14,5, строительный гипс 36,9-50,0, пенообразователь 0,55-0,6, вода 37,2-51,8. Технология приготовления композиции заключается в следующем. Опилки предварительно увлажняют, для чего используют 10% необходимого для изготовления материала воды. Готовят пенный раствор путем введения пенообразователя в оставшуюся часть воды и тщательного перемешивания. В полученную пену при постоянном перемешивании постепенно вводят строительный гипс и предварительно увлажненные опилки. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Гипсокартонные листы с улучшенной адгезией между слоями // 2502696

Изобретение относится к производству гипсокартонных листов, а именно к гипсовой суспензии для изготовления гипсокартонных листов с улучшенной адгезией между слоями. Гипсовая суспензия для изготовления гипсокартонных листов с улучшенной адгезией между слоями, включающая гипс, окисленный крахмал, пенообразующее вещество, пластификатор, бумажную пульпу, воду и дополнительно щелочной крахмальный клейстер с концентрацией по товарному крахмалу от 1% до 25%, в количестве от 0,001% до 0,2% от веса гипса. Способ изготовления гипсокартонных листов с улучшенной адгезией между слоями включает следующие стадии: приготовление щелочного крахмального клейстера, приготовление водной суспензии бумажной пульпы, дозировку всех компонентов гипсовой суспензии в смеситель, смешение компонентов гипсовой суспензии, формование гипсокартонного полотна с требуемой формой кромки и толщиной, рубку полученного полотна гипсокартона на полосы, сушку в сушильной камере, резку и торцовку полос на требуемую длину. Технический результат - улучшенная адгезия картона к гипсовому сердечнику, повышение прочностных характеристик гипсокартонных листов без увеличения массы 1 м2. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр.

Композиционное водостойкое гипсовое вяжущее // 2505504

Изобретение относится к строительной, химической и металлургической отраслям промышленности и может быть использовано для переработки металлургических шлаков и техногенных гипсов в гидравлическое вяжущее для строительной индустрии. Композиционное водостойкое гипсовое вяжущее содержит полученную совместным помолом тонкомолотую смесь рафинировочного шлака и гипса дигидрата сульфата кальция. Вяжущее содержит рафинировочный шлак печи-ковша, добавку с пуццолановыми свойствами и активатор гидратации периклаза при соотношении компонентов в вяжущем, мас.%: Шлак рафинировочный печи-ковша 80-50; дигидрат сульфата кальция 10-25; добавка с пуццолановыми свойствами 9,5-23; активатор гидратации периклаза 0,5-2,0. В качестве дигидрата сульфата кальция содержит природный гипс, фторангидрит или фосфогипс. В качестве добавки с пуццолановыми свойствами содержит известняк или мрамор, кислый шлак электросталеплавильного производства или красный шлам. В качестве активатора гидратации периклаза содержит бишофит или сернокислый магний. Технический результат - предотвращение образования продуктов гидратации, вызывающих разупрочнение вяжущего при использовании рафинировочного шлака печи-ковша, при сохранении его прочностных свойств. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Сырьевая смесь для изготовления скульптуры // 2509742

Изобретение касается состава сырьевой смеси, которая может быть использована для изготовления скульптуры. Технический результат заключается в повышении прочности скульптуры, изготовленной из сырьевой смеси изделий. Сырьевая смесь для изготовления скульптуры включает, мас.%: гипсовое вяжущее 97,0-98,5; крахмал 0,5-1,0; бура 0,5-1,0; асбестовое волокно, нарезанное на отрезки 3-7 мм, 0,5-1,0. 1 табл.

Гипсокартонные панели и способы их изготовления // 2509743

Изобретение относится к гипсокартонным панелям, включающим новое связующее вещество, и к способам изготовления таких панелей. Связующее вещество, предназначенное для использования при производстве гипсокартонных панелей, содержащее крахмальный материал, обладающий: (i) вязкостью холодной суспензии не более 250 мПа·с; (ii) максимумом вязкости не более 600 единиц Брабендера; и (iii) величиной водоудерживания не более 90 г/м2. Данное связующее используется в сердечнике гипсокартонной панели, включающей материал сердечника и один или несколько листов упрочняющего материала. Гипсокартонную панель производят способом, в котором: а) смешивают материал, выбранный из группы, состоящей из штукатурного материала или гипсового материала с водой и вышеуказанным связующим веществом с получением суспензии; b) придают суспензии форму для получения панели; и с) осуществляют сушку панели. Технический результат - повышение механической прочности. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Сырьевая смесь для изготовления скульптуры // 2513435

Изобретение касается состава сырьевой смеси, которая может быть использована для изготовления скульптуры. Сырьевая смесь для изготовления скульптуры включает, мас.%: гипсовое вяжущее 98,5-99,0; крахмал 0,2-0,3; бура 0,2-0,3; капроновое волокно, нарезанное на отрезки 3-7 мм, 0,5-1,0. Технический результат-повышение прочности. 1 табл.

Гипсовые смеси для формирования твердых материалов // 2513736

Предложенная группа изобретений относится к высокопрочным настилочным композициям. Смесь для применения в соединении с водой с получением суспензии, которая гидратирует с образованием высокопрочного настилочного состава содержит: от приблизительно 50% до приблизительно 98% по массе полугидрата сульфата кальция, от приблизительно 0,002% до приблизительно 1% по массе полисахарида и от приблизительно 0,02% до приблизительно 2,5% по массе лигнина или лигносульфоната. Суспензия содержит воду и песок, смешанные с указанной смесью. Песок присутствует в массовом соотношении, составляющем, по меньшей мере, приблизительно 2,5:1 (в единицах фт3 песка: 80 фунтов сухой смеси). Технический результат - повышение содержания песчаных взвесей и соответственно повышение прочности настила. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.

Гипсоперлит // 2519146

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительным материалам, и может быть использовано для изготовления несущих теплоизоляционных изделий. Технический результат заключается в повышении теплоизоляционных и прочностных свойств при низкой себестоимости. Гипсоперлит содержит в качестве гипсового вяжущего переработанный, измельченный до 5-40 мкм механоактивированный фосфогипс (гипсактив), гидрофобизированный вспученный перлитовый песок, суперпластификатор Melflux при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипсактив - 84,8-93,8%, гидрофобизированный вспученный перлитовый песок - 6-15%, суперпластификатор - 0,2%. 1 табл.

Комплексная добавка // 2519313

Изобретение относится к области строительства, а именно к комплексным добавкам для гипсоцементно-пуццолановых вяжущих, и может найти применение при производстве строительных изделий и конструкций. Технический результат - замедление кинетики начального структурообразования гипсоцементно-пуццолановых систем при сохранении их высокой конечной прочности, повышение коэффициента размягчения. Комплексная добавка для гипсоцементно-пуццоланового вяжущего содержит в качестве замедляющего схватывание суперпластификатора - пластификатор «БЕСТ-ТБ» и карбоксилатный полиэфир «Одолит-К» при следующем соотношении компонентов, мас.%: пластификатор «БЕСТ-ТБ» 25-75; карбоксилатный полиэфир «Одолит-К» 25-75. 1 пр., 1 табл.

Сырьевая смесь для изготовления гипсового кирпича // 2522603

Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в повышении прочности гипсового кирпича. Сырьевая смесь для изготовления гипсового кирпича включает, мас.%: фосфогипсовое вяжущее 39,5-44; вода 25-30; кварцевый песок 5-10; зола-унос 20-25; нарезанное на отрезки 5-10 мм асбестовое волокно 0,5-1. 1 табл.