RU2095328C1

RU2095328C1 - Method of preparing fibrous gypsum products

Info

Publication number: RU2095328C1
Application number: RU94041955A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Новинюк; Д.А. Бережненко
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых ароматизаторов, кислот и красителей
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1994-11-21
Publication date: 1997-11-10
Also published as: RU94041955A

Abstract

FIELD: building materials industry, more particularly manufacture of products from lactic acid production waste. SUBSTANCE: claimed method comprises mixing gypsum containing and fibrous components, molding under vacuum, pressing and drying products. Raw components include gypsum slurry resulting from lactic acid production and residue after fermentation which is also lactic acid production and also sawdust or waste in 1:3:6 weight ratio based on dry matter. Mechanical bending strength of products is 4.8-5.4 MPa. EFFECT: improved properties of fibrous gypsum products. 1 tbl

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления отделочных изделий (плит, листов, панелей) на основе отходов производства молочной кислоты. The invention relates to the building materials industry and can be used for the manufacture of finishing products (plates, sheets, panels) based on waste from the production of lactic acid.

В производстве пищевой молочной кислоты на 1 т готовой продукции образуется 0,77 т осадка после брожения и обработки сброженного раствора и 1,06 т гипсового шлама, который получается в процессе разложения лактата кальция серной кислоты. До настоящего времени эти отходы направляют в отвал из-за отсутствия способа их переработки, загрязняя тем самым окружающую среду. In the production of edible lactic acid per 1 ton of finished products, 0.77 tons of sludge is formed after fermentation and processing of the fermented solution and 1.06 tons of gypsum sludge, which is obtained in the process of decomposition of calcium lactate of sulfuric acid. To date, these wastes are sent to the dump due to the lack of a method for their processing, thereby polluting the environment.

Известен способ изготовления гипсоволокнистых панелей на вакуумных прессоотливных установках /1/. Производство включает подготовку сырья - строительного гипса и волокнистой пульпы, смешение их в смесителе, отливку на стекле изделия под вакуумом, уплотнение панелей под прессом и сушку в отдельных сушилках. A known method of manufacturing gypsum panels on vacuum pressurizing plants / 1 /. Production includes the preparation of raw materials - gypsum and fiber pulp, mixing them in a mixer, casting on glass products under vacuum, sealing panels under a press and drying in separate dryers.

Известен также способ изготовления гипсоволокнистых плит путем смешения двуводного гипса с гипсоволокнистым отходом, дегидратации, смешения полученной массы с макулатурой и формования /2/. There is also known a method of manufacturing gypsum boards by mixing two-water gypsum with gypsum waste, dehydration, mixing the resulting mass with waste paper and molding / 2 /.

Существенным недостатком этих способов является то, что процесс производства включает энергоемкие операции по подготовке гипса (дегидратацию) и сушке изделия в отдельных сушильных агрегатах, за счет этого значительно повышается себестоимость продукции. A significant drawback of these methods is that the production process includes energy-intensive operations for the preparation of gypsum (dehydration) and drying of the product in separate drying units, thereby significantly increasing the cost of production.

Близким по технической сущности является способ получения гипсоволокнистых плит по заявке ФРГ, который предусматривает смешение гипса с волокнистым компонентом, прессование смеси и последующую сушку. Готовые плиты подвергают дополнительному уплотнению преимущественно путем прессования при давлениях, достигающих 200 н/мм² (МПа) /3/.Close in technical essence is the method of producing gypsum boards according to the application of Germany, which involves mixing gypsum with a fibrous component, pressing the mixture and subsequent drying. The finished plates are subjected to additional compaction mainly by pressing at pressures as high as 200 n / mm ² (MPa) / 3 /.

Для получения плит в указанном способе вводится дополнительная операция прессования, для проведения которой требуется специальное оборудование пресс высокого давления, что ведет к усложнению и удорожанию производства. To obtain plates in the specified method, an additional pressing operation is introduced, which requires special equipment of a high pressure press, which leads to a complication and cost of production.

Цель изобретения снижение себестоимости изделий за счет использования дешевого сырья отходов производства и упрощения процесса их изготовления. The purpose of the invention is to reduce the cost of products through the use of cheap raw materials for production waste and simplify the process of their manufacture.

Поставленная цель достигается тем, что осадок после брожения и гипсовый шлам (отходы производства молочной кислоты) смешивают с волокнистым компонентом: опилками, предварительно измельченными путем мокрого помола, или скопом отходом бумажного производства в соотношении 1:3:6 по массе в пересчете на сухое вещество, формуют влажный ковер под вакуумом, затем прессуют под давлением 0,5-0,7 МПа и сушат в интервале изменения температуры от 120 до 160 ^oC в два этапа -вначале при 120-130 ^oC в течение 30 мин, а затем при 150-160 ^oC до остаточной влажности не выше 12
В предлагаемом способе в отличие от прототипа в качестве сырья используют отходы производства молочной кислоты: гипсовый шлам и осадок после брожения; проводят горячее прессование и одновременно сушат изделия при давлении не выше 0,7 МПа без дополнительного жесткого прессования при высоких давлениях. При этом упрощается процесс изготовления изделий и снижается их себестоимость, а кроме того, достигается положительный экологический эффект значительно снижается вредное воздействие отходов производства молочной кислоты на окружающую среду. Данный способ отличается также тем, что прессование и сушку проводят под прессом в два этапа: вначале при температуре 120-130 ^oC и давлении 0,5 МПа в течение 30 мин и окончательно при 150-160 ^oC до остаточной влажности 12 При таком режиме вследствие более равномерного отвода испаряемой влаги не происходит разрыхления структуры плиты и увеличивается ее прочность на 15-20 по сравнению с изделиями, отпрессованными в один этап при постоянной температуре 140 и 160 ^oC.This goal is achieved by the fact that the precipitate after fermentation and gypsum sludge (waste from the production of lactic acid) are mixed with the fibrous component: sawdust, pre-ground by wet grinding, or in bulk waste paper production in a ratio of 1: 3: 6 by weight in terms of dry substance , they form a wet carpet under vacuum, then press under a pressure of 0.5-0.7 MPa and dry in the temperature range from 120 to 160 ^o C in two stages, first at 120-130 ^o C for 30 minutes, and then at 150-160 ^o C to a residual moisture content of not higher than 12
In the proposed method, in contrast to the prototype, waste products of lactic acid production are used as raw materials: gypsum sludge and sediment after fermentation; conduct hot pressing and simultaneously dry the product at a pressure of no higher than 0.7 MPa without additional hard pressing at high pressures. At the same time, the manufacturing process of products is simplified and their cost is reduced, and in addition, a positive environmental effect is achieved, the harmful effect of lactic acid production waste on the environment is significantly reduced. This method also differs in that the pressing and drying is carried out under a press in two stages: first, at a temperature of 120-130 ^o C and a pressure of 0.5 MPa for 30 minutes, and finally at 150-160 ^o C to a residual humidity of 12 With this mode due to a more uniform removal of evaporated moisture does not occur loosening of the structure of the plate and increases its strength by 15-20 compared with products pressed in one step at a constant temperature of 140 and 160 ^o C.

Условия проведения такой термовлажностной обработки изделий, когда помимо удаления поверхностной воды (сушки) протекают процессы дегидратации и регидратации гипсового камня, способствуют созданию плотной кристаллической структуры плиты. Процессы эти можно представить уравнением:
CaSO₄•2H₂O ⇄ CaSO₄•0,5H₂O+1,5H₂O
Повышение температуры выше 160 ^oC и давление больше 0,7 МПа нецелесообразно по двум причинам. Во-первых, при более высокой температуре происходит разложение органических веществ, имеющихся в составе исходного сырья, и во-вторых, дальнейшее повышение ее приводит к образованию полугидрата, гидратация которого затруднительна, при этом механическая прочность изделия снижается.The conditions for such thermal moisture treatment of products, when in addition to the removal of surface water (drying), the processes of dehydration and rehydration of gypsum stone occur, contribute to the creation of a dense crystalline structure of the plate. These processes can be represented by the equation:
CaSO ₄ • 2H ₂ O ⇄ CaSO ₄ • 0,5H ₂ O + 1,5H ₂ O
The temperature increase above 160 ^o C and a pressure of more than 0.7 MPa is impractical for two reasons. Firstly, at a higher temperature, the decomposition of organic substances contained in the feedstock occurs, and secondly, a further increase in it leads to the formation of hemihydrate, the hydration of which is difficult, while the mechanical strength of the product is reduced.

Важными факторами, влияющими на повышение прочности готовых изделий, являются использование тщательно измельченных волокон и проведение формования под вакуумом. Использование хорошо измельченных и набухших целлюлозосодержащих волокон, особенно в сочетании с осадком после брожения, содержащего органические соединения с активными группами, способными к химическому взаимодействию и образованию водородных связей, усиливает связеобразование в плите. Добавка осадка в композицию в количестве 5-10 мас. увеличивает прочность изделия в среднем на 20
Формование мокрого "ковра" плиты при небольшом разряжении (абс. давление 0,05 МПа) позволяет лучше уплотнить плиту.Important factors affecting the increase in the strength of finished products are the use of finely ground fibers and vacuum forming. The use of well-ground and swollen cellulose-containing fibers, especially in combination with a precipitate after fermentation containing organic compounds with active groups capable of chemical interaction and the formation of hydrogen bonds, enhances the bond formation in the slab. The additive precipitate in the composition in an amount of 5-10 wt. increases the strength of the product by an average of 20
Forming a wet "carpet" plate with a small discharge (abs. Pressure 0.05 MPa) allows you to better compact the plate.

Характеристика исходных материалов. Characterization of the starting materials.

Гипсовый шлам и осадок после брожения отходы производства молочной кислоты в соответствии с "Технологической инструкцией по производству пищевой молочной кислоты" /4/. Plaster sludge and sludge after fermentation waste products of lactic acid in accordance with the "Technological instructions for the production of edible lactic acid" / 4 /.

Гипсовый шлам представляет собой пастообразную массу влажностью 40-50 объемная масса его составляет 1330 кг•м^-3. Твердая фаза состоит, в основном, на 85-95 из двуводного сульфата кальция.Gypsum sludge is a paste-like mass with a moisture content of 40-50; its bulk mass is 1330 kg • m ^-3 . The solid phase consists mainly of 85-95 of calcium bisulfate.

Осадок после брожения содержит солодовые ростки, мел, известь, лактат кальция, коллоидные вещества и молочнокислые бактерии и представляет собой клейкую массу. Объемная масса влажного (65 влажности) осадка составляет 1200 кг•м^-3. Осадок используют как клеевую основу. Добавки его в композиции в количестве 5-10 масс. увеличивают прочность изделия в среднем на 20
Примеры. Отходы производства молочной кислоты: осадок после брожения влажностью 65 и гипсовый шлам влажностью 50 смешивают с измельченными путем мокрого помола опилками (степень помола 25-40^o ШР) или скопом влажностью 85 в соотношении 1:3:6 по массе в расчете на сухое вещество (примеры 3, 4). При указанном соотношении компонентов достигается практически полная переработка отходов производства молочной кислоты. Увеличение содержания гипсового отхода выше предлагаемого приводит к уменьшению прочности изделия (пример 1, 2), повышение содержания осадка не оказывает существенного влияния на прочность (пример 5). Композиционную массу перемешивают до однородности и через дозирующее устройство направляют на формование. Сформованный ковер влажностью 55 подпрессовывают до заданных размеров (толщина 12 ±1 мм) и одновременно сушат под прессом вначале при температуре 120 ^oC и давлении 0,5 МПа в течение 30 мин и окончательно - при температуре 150^oC и давлении 0,7 МПа в течение 10 мин до остаточной влажности не выше 12 (пример 3). При том же соотношении компонентов, но сушат вначале при температуре 130 ^oC и давлении 0,5 МПа в течение 30 мин и окончательно при температуре 160 ^oC и давлении 0,7 МПа в течение 10 мин до остаточной влажности 12 пример 4. Водную фазу после отжима ковра направляют на операцию мокрого помола опилок. Механическая прочность готовых изделий при изгибе составляет 4,8-5,4 МПа.The sediment after fermentation contains malt sprouts, chalk, lime, calcium lactate, colloidal substances and lactic acid bacteria and is a sticky mass. The bulk mass of the wet (65 humidity) sediment is 1200 kg • m ^-3 . Sludge is used as an adhesive base. Its additives in the composition in an amount of 5-10 mass. increase the strength of the product by an average of 20
Examples. Wastes from the production of lactic acid: the precipitate after fermentation with a moisture content of 65 and gypsum slurry with a moisture content of 50 are mixed with sawdust crushed by wet grinding (degree of grinding 25-40 ^o SR) or with a scum of moisture 85 in a ratio of 1: 3: 6 by weight based on dry matter ( examples 3, 4). With the indicated ratio of components, almost complete processing of waste products of lactic acid production is achieved. The increase in the content of gypsum waste above the proposed leads to a decrease in the strength of the product (example 1, 2), an increase in the content of sludge does not significantly affect the strength (example 5). The composite mass is mixed until homogeneous and sent through a metering device to molding. The molded carpet with a moisture content of 55 is pressed to the specified size (thickness 12 ± 1 mm) and simultaneously dried under a press, first at a temperature of 120 ^o C and a pressure of 0.5 MPa for 30 minutes and finally at a temperature of 150 ^o C and a pressure of 0.7 MPa within 10 min to a residual moisture content of not higher than 12 (example 3). With the same ratio of components, but dried first at a temperature of 130 ^o C and a pressure of 0.5 MPa for 30 minutes and finally at a temperature of 160 ^o C and a pressure of 0.7 MPa for 10 minutes to a residual moisture content of 12 Example 4. The aqueous phase after the carpet is pressed, they are sent to the sawdust wet grinding operation. The mechanical strength of the finished products in bending is 4.8-5.4 MPa.

Соотношение компонентов и свойств полученных изделий приведены в таблице. The ratio of components and properties of the obtained products are shown in the table.

Claims

A method of manufacturing gypsum-fiber products by mixing gypsum and fiber components, followed by molding, pressing and drying the product, characterized in that the gypsum slurry is used as a gypsum component, waste from the production of lactic acid, and when mixing, an additional precipitate is introduced after the fermentation stage of the raw material, while the precipitate, slurry and fiber component is used in a ratio of 1 3 6 by weight based on the dry substance is formed under vacuum, pressing and drying of products is carried out in two stages: first at 120 130 ^o C in m chenie 30 minutes and then at 150 - 160 ^o C until a residual humidity not higher than 12%