RU2752198C1 - Method for obtaining thermal insulation material - Google Patents
Method for obtaining thermal insulation material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752198C1 RU2752198C1 RU2020134823A RU2020134823A RU2752198C1 RU 2752198 C1 RU2752198 C1 RU 2752198C1 RU 2020134823 A RU2020134823 A RU 2020134823A RU 2020134823 A RU2020134823 A RU 2020134823A RU 2752198 C1 RU2752198 C1 RU 2752198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- production
- heat
- fly ash
- stage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
Abstract
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению теплоизоляционных изделий, и может быть использовано при производстве теплоизоляционного материала, легкого бетона, а также плит для защиты термических печей и вагонеток.The invention relates to the production of building materials, in particular to the production of heat-insulating products, and can be used in the production of heat-insulating material, lightweight concrete, as well as plates for protecting thermal furnaces and trolleys.
Известен способ получения теплоизоляционного материала, содержащего жидкое стекло, микрокремнезем, бикарбонат натрия, включающий гранулирование исходной смеси, термообработку ее в течение часа при 100°С и 1 час при 250°С (пат. РФ №2128633, С04В 28/26). Техническим результатом является повышение прочности, снижение температуры термообработки.A known method of producing heat-insulating material containing liquid glass, silica fume, sodium bicarbonate, including granulation of the initial mixture, heat treatment for an hour at 100 ° C and 1 hour at 250 ° C (US Pat. RF No. 2128633, C04B 28/26). The technical result is an increase in strength, a decrease in the temperature of heat treatment.
Недостатком данного способа являются периодичность действия установки, большая продолжительность процесса формирования изделия.The disadvantages of this method are the frequency of the installation, the long duration of the process of forming the product.
Известен способ изготовления легких строительных материалов, в частности, композитов на основе жидкого стекла, включающий операции формования гранул, термообработки их при температуре 120-150°С в течение часа при предварительном нагреве вяжущего и порообразователя до 50-60°С (пат. РФ №2148043, МПК С04В 18/10).A known method of manufacturing lightweight building materials, in particular, composites based on liquid glass, including the operations of molding granules, heat treatment of them at a temperature of 120-150 ° C for an hour with preheating of the binder and blowing agent to 50-60 ° C (pat. RF No. 2148043, IPC С04В 18/10).
К недостаткам способа относятся: периодичность действия теплового агрегата, высокие энергетические затраты, узость ассортимента выпускаемой продукции.The disadvantages of this method include: the frequency of operation of the thermal unit, high energy costs, a narrow range of products.
Известен способ получения гранулированных вспененных теплоизоляционных материалов на основе жидкого стекла с добавками гидроксида кальция, молотого песка, кремнийорганической жидкости, включающий стадии перемешивания компонентов в течение 5-60 мин, формирование гранул путем продавливания через отверстия 1-3 мм, после чего гранулы сушат при температуре 60-100°С в течение 1-15 минут, затем вспенивают при температуре 360-800°С в течение 0,1-15 мин (пат. РФ №2087447, МПК С04В 28/26, 1997).A known method of obtaining granular foamed thermal insulation materials based on water glass with the addition of calcium hydroxide, ground sand, organosilicon liquid, including the stage of mixing the components for 5-60 minutes, the formation of granules by forcing through holes 1-3 mm, after which the granules are dried at a temperature 60-100 ° C for 1-15 minutes, then foamed at a temperature of 360-800 ° C for 0.1-15 minutes (RF Pat. No. 2087447, IPC S04B 28/26, 1997).
К недостаткам способа относятся: сложная технологическая схема процесса, высокие энергозатраты, не экономичное применение для получения теплоизоляционных материалов дефицитного сырья - гидроксида кальция и кремнийорганической жидкости.The disadvantages of the method include: a complex technological scheme of the process, high energy consumption, not economical use for obtaining heat-insulating materials of scarce raw materials - calcium hydroxide and organosilicon liquid.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения теплоизоляционного материала на основе жидкого стекла, включающий тщательное перемешивание, измельчение и термообработку компонентов композиции, отличающийся тем, что дополнительно применяют в качестве компонентов золу-уноса, пыль-уноса извести и отработанный раствор травления металла серной кислотой, при следующем соотношении компонентов, мас.%: жидкое натриевое стекло - 25…30, зола-уноса - 42…44, пыль-уноса извести - 9…12, отработанный раствор травления металлов серной кислотой - 18…20, причем измельчение, перемешивание и термообработку компонентов проводят в три стадии: на первой стадии в бисерной мельнице смешивают и измельчают жидкое натриевое стекло и золу-уноса до размера частиц 1…3 мм, осуществляют нагрев до температуры 150…160°С в течении 6 час, полученную суспензию алюмосиликата натрия передают в двухвалковый скоростной смеситель; на второй стадии в реакторе с быстроходной мешалкой проводят нейтрализацию отработанного раствора травления металла серной кислотой пылью-уноса извести, получаемой прокаливанием известняка, сначала до РН=8,5…9,0 при температуре 80…90°С и получают суспензию сульфата кальция и гидроксида железа, затем золой-уноса проводят нейтрализацию до РН=6,5…7,0 и получают смесь суспензий гипса и алюмината кальция, их подают в скоростной двухвалковый смеситель, в котором перемешивают с суспензией алюмосиликата натрия, на третьей стадии смесь суспензий из скоростного двухвалкового смесителя распылением подают в печь «кипящего слоя», в которой смесь подвергают термообработке дымовыми продуктами с избытком кислорода при температуре 140…350°С и получают теплоизоляционный материал с размером частиц 0,6…1,0 мм, включающий вспученный алюмосиликат натрия, расширяющийся цемент и железо-оксидные пигменты желтого цвета - при термообработке 140°С и красного цвета - при температуре 350°С (RU 2721561, опубл. 20.05.2020).The closest in technical essence is a method for producing a heat-insulating material based on liquid glass, including thorough mixing, grinding and heat treatment of the components of the composition, characterized in that it is additionally used as components of fly ash, lime dust and a spent solution of metal etching with sulfuric acid, with the following ratio of components, wt.%: liquid sodium glass - 25 ... 30, fly ash - 42 ... 44, lime dust - 9 ... 12, waste solution of metal etching with sulfuric acid - 18 ... 20, and grinding, mixing and heat treatment of the components is carried out in three stages: at the first stage, liquid sodium glass and fly ash are mixed and crushed in a bead mill to a particle size of 1 ... 3 mm, heated to a temperature of 150 ... 160 ° C for 6 hours, the resulting suspension of sodium aluminosilicate is transferred into a two-roll high-speed mixer; at the second stage, in a reactor with a high-speed stirrer, the spent solution of metal etching with sulfuric acid is neutralized with dust-entrainment of lime, obtained by calcining limestone, first to PH = 8.5 ... 9.0 at a temperature of 80 ... 90 ° C and a suspension of calcium sulfate and hydroxide is obtained iron, then fly ash is neutralized to pH = 6.5 ... 7.0 and a mixture of suspensions of gypsum and calcium aluminate is obtained, they are fed into a high-speed two-roll mixer, in which they are mixed with a suspension of sodium aluminosilicate, at the third stage, a mixture of suspensions from a high-speed two-roll the mixer is sprayed into a fluidized bed furnace, in which the mixture is subjected to heat treatment with smoke products with an excess of oxygen at a temperature of 140 ... 350 ° C and an insulating material with a particle size of 0.6 ... 1.0 mm is obtained, including expanded sodium aluminosilicate, expanding cement and iron oxide pigments of yellow color - at heat treatment 140 ° С and red - at a temperature of 350 ° С (RU 2721561, publ. 20.05 .2020).
Недостатками указанного способа является:The disadvantages of this method are:
1. Сложная технологическая схема процесса получения теплоизоляционного материала.1. Complex technological scheme of the process of obtaining heat-insulating material.
2. Высокий расход жидкого стекла и золы-уноса.2. High consumption of liquid glass and fly ash.
Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение технологического процесса получения теплоизоляционных материалов, применение для их получения менее дефицитных отходов и утилизация последних.The technical objective of the claimed invention is to simplify the technological process of obtaining heat-insulating materials, the use of less scarce waste for their production and disposal of the latter.
Техническая задача достигается за счет того, что в способе получения теплоизоляционного материала, включающем тщательное перемешивание, измельчение и термообработку в три этапа компонентов композиции, включающей золу-уноса и пыль-уноса известняка, согласно изобретения, дополнительно применяют в качестве компонентов отход производства жидкого стекла – шлам отстойников после пылеуловителей, содержащий, мас.%: NaSiO3 - 0,83; NaOH - 0,54; СаО - 0,61; Al2O3 - 1,83; Cr2O3 - 7,25; SiO2 - 60,1-67,6; H2O - остальное, твердую едкую щелочь, отход – асбесто кокс с размером частиц 1 - 2 мм и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: отход производства жидкого стекла 30-35, зола-уноса 31-32, твердая едкая щелочь 20-21, пыль-уноса, получаемая при прокаливании известняка 4-5, отход – асбесто кокс 5-6, вода - остальное; на первом этапе смешивают в реакторе отход производства жидкого стекла с твердой едкой щелочью при повышении температуры до 60°С и рН до 9,0 с образованием жидкого стекла с примесями оксидов кальция, алюминия и хрома, добавляют расчетное количество золы-уноса, повышают температуру до 140-150°С и рН до 9,5 в течении 4-5 час и получают алюмосиликатный клей-связку в виде суспензии, которую передают в двухвалковый смеситель; на втором этапе измельченный в дисмембраторе до размера частиц 1 - 2 мм асбесто кокс смешивают в заданных объемах с пылью-уноса известняка, воды и конденсата, передают в двухвалковый смеситель к суспензии, после окончания перемешивания смесь поступает на третий этап в комбинированную сушилку «кипящего слоя», где ее сушат при температуре 190-210°С и одновременно измельчают до 10 - 15 мкм, затем получают теплоизоляционный материал салатного цвета, содержащий алюмосиликатный клей-связку и глиноземистый цемент.The technical problem is achieved due to the fact that in the method of producing heat-insulating material, including thorough mixing, grinding and heat treatment in three stages of the components of the composition, including fly ash and limestone fly ash, according to the invention, the waste from the production of water glass is additionally used as components - sludge of settling tanks after dust collectors, containing, wt%: NaSiO 3 - 0.83; NaOH 0.54; CaO - 0.61; Al 2 O 3 - 1.83; Cr 2 O 3 - 7.25; SiO 2 - 60.1-67.6; H 2 O - rest, solid caustic alkali, waste - asbestos coke with a particle size of 1 - 2 mm and water with the following ratio of components, wt%: waste from liquid glass production 30-35, fly ash 31-32, solid caustic alkali 20-21, dust-entrainment, obtained by calcining limestone 4-5, waste - asbestos coke 5-6, water - the rest; at the first stage, the waste from the production of liquid glass with a solid caustic alkali is mixed in the reactor when the temperature rises to 60 ° C and pH to 9.0 with the formation of liquid glass with impurities of calcium, aluminum and chromium oxides, the calculated amount of fly ash is added, the temperature is raised to 140-150 ° C and pH up to 9.5 within 4-5 hours and an aluminosilicate adhesive bond is obtained in the form of a suspension, which is transferred to a two-roll mixer; at the second stage, crushed in a dismembrator to a particle size of 1 - 2 mm asbestos coke is mixed in predetermined volumes with dust-carryover of limestone, water and condensate, transferred to a two-roll mixer to the suspension, after the end of mixing, the mixture enters the third stage into a combined fluidized bed dryer ", Where it is dried at a temperature of 190-210 ° C and at the same time ground to 10-15 microns, then a salad-colored heat-insulating material is obtained containing an aluminosilicate glue-binder and alumina cement.
Для получения теплоизоляционных материалов по предлагаемому способу используют следующие компоненты: отход производства жидкого стекла – шлам отстойников после пылеуловителей и золы-уноса с добавкой к ним расчетного количества твердой едкой щелочи и отхода – асбесто кокс с размером частиц 1 - 2 мм, пыль уноса известняка при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлам отстойников после пылеуловителей - 30-35, твердая едкая щелочь - 20-21; зола-уноса - 31-32; отход – асбесто кокс - 5-6; пыль-уноса известняка - 4-5; вода - остальное.To obtain heat-insulating materials according to the proposed method, the following components are used: waste from the production of liquid glass - sludge from sedimentation tanks after dust collectors and fly ash with the addition of a calculated amount of solid caustic alkali and waste - asbestos coke with a particle size of 1 - 2 mm, dust entrainment of limestone at the following ratio of components, wt.%: sludge of settling tanks after dust collectors - 30-35, solid caustic alkali - 20-21; fly ash - 31-32; waste - asbestos coke - 5-6; dust-entrainment of limestone - 4-5; water is the rest.
Применяемые отходы характеризуются приведенным ниже химическим составом.The used waste is characterized by the following chemical composition.
Шлам отстойников после пылеуловителей, получаемый Магнитогорским метизно-металлургическим заводом, содержащий, мас.%: NaSiO3 - 0,83; NaOH - 0,54; СаО - 0,61; Al2O3 - 1,83; Cr2O3 - 7,25; SiO2 - 60,1-67,6; H2O - остальное. Шлам в объеме 18.0 тыс. т находится на хранении. (Проблемы экологии Южного Урала, 1996, №4. Плохих Н.А. Программа Отходы Челябинской области (фрагменты дискуссии).Sludge from sedimentation tanks after dust collectors, obtained by the Magnitogorsk hardware and metallurgical plant, containing, wt%: NaSiO 3 - 0.83; NaOH 0.54; CaO - 0.61; Al 2 O 3 - 1.83; Cr 2 O 3 - 7.25; SiO 2 - 60.1-67.6; H 2 O - the rest. Sludge in the amount of 18.0 thousand tons is stored. (Problems of ecology of the Southern Urals, 1996, No. 4. Plokhikh NA Program Waste of the Chelyabinsk region (fragments of the discussion).
Зола-уноса, получаемая на Троицкой ГРЭС при сжигании Экибастузского угля, содержит, мас.%: SiO2 - 54.8; Al2O3 - 25,5; Fe3O3 - 5,9; СаО - 0,8; R2O - 0,9; SO2 - 0,6. Зола-уноса частично используется для изготовления строительного кирпича и бетона.Fly ash obtained at Troitskaya GRES by burning Ekibastuz coal contains, wt%: SiO 2 - 54.8; Al 2 O 3 - 25.5; Fe 3 O 3 - 5.9; CaO - 0.8; R 2 O - 0.9; SO 2 - 0.6. Fly ash is partially used for the production of building bricks and concrete.
Твердая едкая щелочь, соответствующая ГОСТу №4328-86.Solid caustic alkali complying with GOST No. 4328-86.
Отход асбесто кокс, образуемый Магнитогорским коксохимическим производством при уплотнении дверей коксовых печей специальной замазкой, изготавливаемой на основе асбеста, жидкого стекла и торкрет порошка, содержащего, мас.%: асбест - 36; SiO2 - 14; Al2O3 - 17; С - 16, полимеризованное жидкое текло-17. Отход не находит применения и вывозится на свалку.Waste asbestos coke formed by the Magnitogorsk Coke Plant when sealing the doors of coke ovens with a special putty made on the basis of asbestos, liquid glass and shotcrete powder containing, wt%: asbestos - 36; SiO 2 - 14; Al 2 O 3 - 17; С - 16, polymerized liquid flow-17. The waste is not used and is disposed of in a landfill.
Пыль-уноса известняка, получаемая ОАО ММК в больших объемах при прокаливании известняка, содержит, мас.%: СаО - 74,7; SiO2 - 1,8; MgO - 2,8 и CaCO3 - 21,2. Отход частично используется для нейтрализации кислых сточных вод и как мелиорант.Limestone entrainment dust obtained by OJSC MMK in large volumes by calcining limestone contains, wt%: CaO - 74.7; SiO 2 1.8; MgO 2.8 and CaCO 3 21.2. The waste is partially used to neutralize acidic wastewater and as an ameliorant.
В связи с тем, что в применяемых для получения теплоизоляционных материалов отходах содержатся оксиды кальция, алюминия, кремния, а также жидкое стекло, то при определенных условиях из таких отходов можно получать высокой активности вяжущие: алюмосиликатное связующее (алюмосиликатный клей-связку) и глиноземистый цемент, наличие которых в теплоизоляционных материалах снижают в них теплостойкость и повышают их прочность, что позволяет их использовать для изготовления изделий различного применения (Огнеупорные цементы, Киев: Вища школа, 1984. - 123 с / М.Т. Мельник, Н.Г. Илюха, Н.Н. Шаповалова).Due to the fact that the waste used for the production of heat-insulating materials contains oxides of calcium, aluminum, silicon, as well as liquid glass, under certain conditions, high activity binders can be obtained from such waste: an aluminosilicate binder (aluminosilicate adhesive bond) and alumina cement , the presence of which in heat-insulating materials reduce their heat resistance and increase their strength, which allows them to be used for the manufacture of products for various applications (Refractory cements, Kiev: Vischa shkola, 1984. - 123 p. / M.T. Melnik, N.G. Ilyukha , N.N. Shapovalova).
Учитывая это, предложено проводить последовательную обработку указанных отходов в три этапа: на первом этапе в реакторе при работающей мешалке проводят обработку шлама отстойников после пылеуловителей твердой едкой щелочью, при этом в реакторе повышается температура до 60°С и рН до 9,0 и протекает реакция (1) с образованием жидкого стекла с примесями оксидов кальция, алюминия и хрома:Taking this into account, it was proposed to carry out sequential processing of these wastes in three stages: at the first stage, in the reactor, with the stirrer operating, the sludge of the settling tanks after the dust collectors is treated with solid caustic alkali, while the temperature in the reactor rises to 60 ° C and pH to 9.0 and the reaction proceeds (1) with the formation of liquid glass with impurities of oxides of calcium, aluminum and chromium:
Жидкое стекло обладает недостаточным вяжущим свойством и для его повышения применяют различные методы обработки или введения различных добавок. Алюмосиликатные растворы-системы, в которых осуществляются равновесия между мономерными и полимерными соединениями в щелочной среде с ростом концентрации щелочи возрастает содержание полимерных алюминат-ионов, смещая равновесие в сторону повышения концентрации полимерных силикат-ионов, что и делает такие системы более устойчивыми, чем отдельные силикатные растворы [М.М. Сычев. Неорганические клеи, Л., Химия, 1986, 269 с].Liquid glass has insufficient astringent property and various methods of processing or the introduction of various additives are used to increase it. Aluminosilicate solutions-systems in which equilibria between monomeric and polymeric compounds are carried out in an alkaline medium with an increase in the alkali concentration, the content of polymeric aluminate ions increases, shifting the equilibrium towards an increase in the concentration of polymeric silicate ions, which makes such systems more stable than individual silicate solutions [MM Sychev. Inorganic adhesives, L., Chemistry, 1986, 269 s].
В промышленных условиях алюмосиликатный клей-связку получают взаимодействием оксида алюминия с жидким стеклом при температуре 150°С в течение 6 часов. Максимальное содержание Al2O3, которое может содержаться в алюмосиликатном клее-связке при сохранении его стабильности, равно 10% (в пересчете на сухие оксиды). При увеличении содержания оксида алюминия более указанного уровня происходит загустевание связки, и она превращается в студнеобразную массу. В связи с этим, наиболее рационально получать алюмосиликатные связки смешением растворов силиката и алюмината натрия, взятых в отношении Na2O/Al2O3<5,95. При смешении таких растворов образуются алюмосиликатный клей-связка нормального твердения.In industrial conditions, an aluminosilicate adhesive bond is obtained by the interaction of aluminum oxide with water glass at a temperature of 150 ° C for 6 hours. The maximum content of Al 2 O 3 that can be contained in the aluminosilicate adhesive binder while maintaining its stability is 10% (in terms of dry oxides). With an increase in the content of aluminum oxide more than the specified level, the binder thickens, and it turns into a gelatinous mass. In this regard, it is most rational to obtain aluminosilicate binders by mixing solutions of silicate and sodium aluminate, taken in the ratio Na 2 O / Al 2 O 3 <5.95. When such solutions are mixed, a normal hardening aluminosilicate adhesive bond is formed.
Учитывая это, после окончания реакции (1) в реактор добавляют расчетное количество золы-уноса и повышают в нем температуру до 140-150°С, поддерживая ее в течение 4-5 часов и рН до 9,5, при этом жидкое стекло взаимодействует с оксидом алюминия золы-уноса, образуя алюмосиликатный раствор (клей-связка) по реакции (2):Considering this, after the end of reaction (1), the calculated amount of fly ash is added to the reactor and the temperature in it is increased to 140-150 ° C, maintaining it for 4-5 hours and the pH to 9.5, while the liquid glass interacts with aluminum oxide fly ash, forming an aluminosilicate solution (adhesive bond) according to reaction (2):
Снижение температуры ниже 140°С или времени обработки менее 4 часов получается алюмосиликатный клей-связка низкого качества, а повышение времени более 5 часов или температуры выше 150°С в клее повышается содержание гидроксида алюминия более 10%, и он загустевает.A decrease in temperature below 140 ° C or a processing time of less than 4 hours results in a low-quality aluminosilicate adhesive bond, and an increase in time of more than 5 hours or a temperature above 150 ° C in the glue increases the content of aluminum hydroxide by more than 10%, and it thickens.
После окончания реакций суспензию передают на второй этап, подавая ее шламовым насосом в двухвалковый смеситель.After the end of the reactions, the suspension is transferred to the second stage, feeding it with a slurry pump into a two-roll mixer.
На втором этапе в дисмембраторе проводят измельчение отхода – асбесто кокс до размера частиц 1…2 мм, после чего измельченный асбесто кокс подают вместе с пылью-уноса известняка, добавкой воды и конденсата в заданных объемах в двухвалковый смеситель, в котором при их смешении совместно с поданными в двухвалковый смеситель после первого этапа отходами, протекает реакция (3) с образованием алюмината кальция:At the second stage, the waste is crushed in a dismembrator - asbestos coke to a particle size of 1 ... 2 mm, after which the crushed asbestos coke is fed together with limestone carryover dust, the addition of water and condensate in specified volumes into a two-roll mixer, in which, when mixed together with by the wastes fed into the two-roll mixer after the first stage, reaction (3) proceeds with the formation of calcium aluminate:
При измельчении части отхода – асбесто кокс менее 1 мм требуется больший расход энергии, при этом разрушаются поры асбеста, а измельчение частиц более 2 мм снижает активность отхода – асбесто кокс, так как уплотняются поры.When grinding a part of the waste - asbestos coke less than 1 mm, a greater energy consumption is required, while the pores of asbestos are destroyed, and grinding particles of more than 2 mm reduces the activity of the waste - asbestos coke, as the pores become denser.
После окончания перемешивания смесь шнеком передают на третий этап в комбинированную сушилку «кипящего слоя», в которой суспензия одновременно сушится при температуре 190…210°С в течении 20 - 30 мин и измельчается до размеров частиц 10 - 15 мкм, при этом происходит взаимодействие указанных выше соединений с получением теплоизоляционного материала салатного цвета (за счет содержания в нем оксида хрома) с образованием глиноземистого цемента с примесью жидкого стекла по реакции (4), после окончания которой горячий материал подается в бункер готового теплоизоляционного материала и далее на стенд расфасовки, а уносимые пары конденсируются в конденсаторе и подаются в двухвалковый смеситель.After the end of mixing, the mixture is transferred by a screw to the third stage in a combined "fluidized bed" dryer, in which the suspension is simultaneously dried at a temperature of 190 ... 210 ° C for 20 - 30 minutes and is crushed to a particle size of 10 - 15 microns, while the interaction of these above the connections to obtain a light green heat-insulating material (due to the content of chromium oxide in it) with the formation of alumina cement with an admixture of liquid glass according to reaction (4), after which the hot material is fed into the hopper of the finished heat-insulating material and then to the packaging stand, and the carried away the vapors are condensed in a condenser and fed to a twin roll mixer.
В зависимости от содержания в теплоизоляционном материале алюмосиликатного клея-связки и глиноземного цемента получается высокой прочности материал, из которого в зависимости от его дисперсности получают различной прочности огнеупорные изделия салатного цвета.Depending on the content of aluminosilicate adhesive-binder and alumina cement in the heat-insulating material, a high-strength material is obtained, from which, depending on its dispersion, refractory products of salad color are obtained with different strengths.
На фиг. приведена технологическая схема получения теплоизоляционного материала, на которой изображено следующее оборудование: бункеры отходов 1-6 (1 - бункер шлама отстойников после пылеуловителей, 2 - бункер твердой едкой щелочи; 3 - бункер золы-уноса; 4 - бункер асбесто кокса; 5 - бункер измельченного асбесто кокса; 6 - бункер пыли-уноса известняка) 7 - реактор; 8 - промежуточная емкость; 9 - шламовый насос, 10 - дисмембратор; 11 - двухвалковый смеситель, 12 - комбинированная сушилка «кипящего слоя», 13 - бункер горячего теплоизоляционного материала, 14 - конденсатор паров, 15 - стенд расфасовки.FIG. a technological scheme for obtaining heat-insulating material is shown, which shows the following equipment: waste bins 1-6 (1 - bunker of sediment sludge after dust collectors, 2 - bunker of solid caustic alkali; 3 - fly ash bunker; 4 - bunker of asbestos coke; 5 - bunker crushed asbestos coke; 6 - limestone dust-carryover hopper) 7 - reactor; 8 - intermediate capacity; 9 - slurry pump, 10 - dismembrator; 11 - two-roll mixer, 12 - combined fluidized bed dryer, 13 - hopper of hot heat-insulating material, 14 - vapor condenser, 15 - packaging stand.
При отработке условий получения теплоизоляционного материала была разработана технология (фиг.), которая состоит из трех стадий, проводимых в следующей последовательности.When working out the conditions for obtaining heat-insulating material, a technology was developed (Fig.), Which consists of three stages, carried out in the following sequence.
На первой стадии процесс проводят в реакторе 7, в который подают в заданном количестве соответственно из бункеров 1 и 2, шлама отстойников после пылеуловителей 1 и твердой едкой щелочи 2, при этом в реакторе 7 повышается температура до 60°С и рН до 9,0 и протекает реакция (1) с образованием жидкого стекла. После окончания реакции в реактор 7 подают из бункера 3 в заданном объеме золу-уноса, при этом в суспензии повышается рН до 9,5 и температура до 140…150°С, протекает реакция (2) с образованием алюмосиликатного клея-связки. После окончания реакции суспензию через промежуточную емкость 8 шламовым насосом 9 подают на вторую стадию в двухвалковый смеситель 11.At the first stage, the process is carried out in the
На второй стадии в дисмембраторе 10 измельчают асбесто кокс, подаваемый из бункера 4, до размера частиц 1…2 мм, после чего его подают из бункера 5 в заданном объеме совместно с пылью-уноса известняка, подаваемой из бункера 6, воды и конденсата из конденсатора 14, в двухвалковый смеситель 11, в котором протекают реакции (3) с образованием алюмината кальция. После окончания реакции суспезию подают на третью стадию в комбинированную сушилку «кипящего слоя» 12.At the second stage, in the
На третьей стадии в комбинированной сушилке «кипящего слоя» 12 суспензия одновременно сушится при температуре 190…210°С и измельчается до размеров частиц 10 - 15 мкм, при этом происходит взаимодействие указанных выше соединений с получением теплоизоляционного материала салатного цвета (за счет содержания в нем оксида хрома) с образованием глиноземистого цемента с примесью алюмосиликатного клея-связки по реакции (4), после окончания которой горячий материал подается в бункер 13 готового теплоизоляционного материала и далее на стенд расфасовки 15, а уносимые пары конденсируются в конденсаторе 14 и подаются в двухвалковый смеситель 11.At the third stage, in a combined fluidized
В табл. 1 приведена характеристика технологического оборудования, необходимого для осуществления данного способа.Table 1 shows the characteristics of the technological equipment required for the implementation of this method.
Эффективность предлагаемого способа подтверждается данными, приведенными в следующих примерах.The effectiveness of the proposed method is confirmed by the data given in the following examples.
Пример 1. В реактор при работающей мешалке заполняют 30% (300 г) шлама отстойников после пылеуловителей и медленно добавляют 21% (210 г) твердой едкой щелочи, при этом суспензия нагревается до температуры 60°С и при рН, равном 9,0 протекает реакция (1) с образованием 414,8 г жидкого стекла. После окончания реакции в реактор при работающей мешалке подали 32% (320 г) золы-уноса. При этом в суспензии повышается рН до 9,5 и температура до 150°С в течение 4 часов и протекает реакция (2) с образованием 452,3 г алюмосиликатного клея-связки. После окончания реакции суспензию переливают в смеситель. Затем в дисмембраторе измельчают асбесто кокс до размера частиц 1 мм, после чего 6% (60 г) асбесто кокса и 6% (60 мл) воды подают в смеситель совместно с 5% (50 г) пыли-уноса известняка, при этом протекает реакции (3) с образованием 103,2 г алюмината кальция. После окончания реакции и перемешивания суспензии ее подают в комбинированную сушилку «кипящего слоя», в которой ее сушат при температуре 210°С и одновременно измельчают до размера частиц 10 мкм, при этом протекает реакция (4) с образованием глиноземистого цемента. После охлаждения теплоизоляционного материала его взвешивают и анализируют по ГОСТ 310.3-76(2003), с изготовлением на вибростоле с подпрессовкой образцов размером 40×40×40 мм и их испытанием через сутки. Было получено 1000 г теплоизоляционного материала, содержащего 456 г алюмосиликатного клея-связки и 544 г смеси, в том числе в ней 145,6 г глиноземистого цемента, с прочностью 178,8 МПа.Example 1. In a reactor with an operating mixer, 30% (300 g) of sludge from settling tanks after dust collectors are filled and 21% (210 g) of solid caustic alkali is slowly added, while the suspension is heated to a temperature of 60 ° C and at a pH of 9.0 flows reaction (1) with the formation of 414.8 g of water glass. After the end of the reaction, 32% (320 g) fly ash was fed into the reactor with the stirrer operating. At the same time, the pH in the suspension rises to 9.5 and the temperature to 150 ° C for 4 hours and reaction (2) proceeds with the formation of 452.3 g of aluminosilicate adhesive binder. After the end of the reaction, the suspension is poured into a mixer. Then, in a dismembrator, asbestos coke is crushed to a particle size of 1 mm, after which 6% (60 g) of coke asbestos and 6% (60 ml) of water are fed into the mixer together with 5% (50 g) of dust-entrainment of limestone, while the reaction proceeds (3) to form 103.2 g of calcium aluminate. After the end of the reaction and stirring of the suspension, it is fed into a combined fluidized bed dryer, in which it is dried at a temperature of 210 ° C and simultaneously ground to a particle size of 10 μm, while reaction (4) proceeds with the formation of alumina cement. After cooling the heat-insulating material, it is weighed and analyzed according to GOST 310.3-76 (2003), with the manufacture of 40 × 40 × 40 mm samples on a vibrating table with pre-pressing and testing them every other day. Was obtained 1000 g of heat-insulating material containing 456 g of aluminosilicate adhesive-binder and 544 g of a mixture, including 145.6 g of alumina cement, with a strength of 178.8 MPa.
Пример 2. В реактор при работающей мешалке заполняют 35% (300 г) шлама отстойников после пылеуловителей и медленно добавляют 20% (200 г) твердой едкой щелочи, при этом суспензия нагревается до температуры 60°С и при рН, равном 9,0 протекает реакция (1) с образованием 394 г жидкого стекла. После окончания реакции в реактор при работающей мешалке подали 31% (310 г) золы-уноса. При этом в суспензии повышается рН до 9,5 и температура до 140°С в течение 5 часов и протекает реакция (2) с образованием 433,5 г алюмосиликатного клея-связки. После окончания реакции суспензию переливают в смеситель. Затем в дисмембраторе измельчают асбесто кокс до размера частиц 2 мм, после чего измельченный асбесто кокс – 5% (50 г) и 5% (50 мл) воды подают в смеситель совместно с 4% (40 г) пыли-уноса известняка, при этом протекает реакция (3) с образованием 82,6 г алюмината кальция. После окончания реакции и перемешивания суспензии ее подают в комбинированную сушилку «кипящего слоя», в которой ее сушат при температуре 190°С и одновременно измельчают до размера частиц 15 мкм, при этом протекает реакция (4) с образованием 116,5 г глиноземистого цемента. После охлаждения теплоизоляционного материала его взвешивают и анализируют по ГОСТ 310.3-76(2003), с изготовлением на вибростоле с подпрессовкой образцов размером 40×40×40 мм и их испытанием через сутки. Было получено 1000 г теплоизоляционного материала (433,5 г алюмосиликатного клея-связки и 566,5 г смеси, в том числе в ней 116,5 г глиноземистого цемента, прочностью 158,3 МПа. Сравнительные показатели проведенных опытов приведены в табл. 2.Example 2. 35% (300 g) of sludge from settling tanks after dust collectors are filled into a reactor with a working mixer and 20% (200 g) of solid caustic alkali is slowly added, while the suspension is heated to a temperature of 60 ° C and at a pH of 9.0 flows reaction (1) with the formation of 394 g of water glass. After the end of the reaction, 31% (310 g) fly ash was fed into the reactor with the stirrer operating. In this case, the pH in the suspension rises to 9.5 and the temperature to 140 ° C for 5 hours and reaction (2) proceeds with the formation of 433.5 g of aluminosilicate adhesive-binder. After the end of the reaction, the suspension is poured into a mixer. Then, in a dismembrator, asbestos coke is crushed to a particle size of 2 mm, after which the crushed asbestos coke - 5% (50 g) and 5% (50 ml) of water is fed into the mixer together with 4% (40 g) of dust-entrainment of limestone, while reaction (3) proceeds with the formation of 82.6 g of calcium aluminate. After the end of the reaction and stirring of the suspension, it is fed to a combined fluidized bed dryer, in which it is dried at a temperature of 190 ° C and simultaneously ground to a particle size of 15 μm, while reaction (4) proceeds with the formation of 116.5 g of alumina cement. After cooling the heat-insulating material, it is weighed and analyzed according to GOST 310.3-76 (2003), with the manufacture of 40 × 40 × 40 mm samples on a vibrating table with pre-pressing and testing them every other day. Was obtained 1000 g of heat-insulating material (433.5 g of aluminosilicate glue-binder and 566.5 g of the mixture, including 116.5 g of alumina cement, strength 158.3 MPa. Comparative indicators of the experiments are shown in Table 2.
Таблица 2table 2
Показатели расхода отходов и качества полученных в лаборатории.Indicators of waste consumption and quality obtained in the laboratory.
примераNo.
example
Примечание: Взято отходов*: 1 – шлам, 2 – щелочь, 3 – зола-уноса, 4 – асбесто кокс, 5 – пыль-уноса, 6 – вода с конденсатом; Получено**: 1 – клей-связка, 2 – вяжущее с глиноземистым цементом.Note: Waste taken *: 1 - sludge, 2 - alkali, 3 - fly ash, 4 - asbestos coke, 5 - fly dust, 6 - water with condensate; Received **: 1 - adhesive bond, 2 - binder with alumina cement.
Таким образом, при использовании предлагаемого способа получения теплоизоляционного материала применяются не дорогостоящие производственные отходы, которые не находят применения, менее сложный технологический процесс и полностью утилизируют отходы.Thus, when using the proposed method for producing heat-insulating material, low-cost industrial waste is used that do not find application, a less complex technological process and completely dispose of waste.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134823A RU2752198C1 (en) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | Method for obtaining thermal insulation material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020134823A RU2752198C1 (en) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | Method for obtaining thermal insulation material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2752198C1 true RU2752198C1 (en) | 2021-07-23 |
Family
ID=76989560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020134823A RU2752198C1 (en) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | Method for obtaining thermal insulation material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2752198C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1047866A1 (en) * | 1981-09-15 | 1983-10-15 | Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина | Raw mixture for making heat insulation material |
| RU2087447C1 (en) * | 1993-08-12 | 1997-08-20 | Акционерное общество "Интеркварцстрой" | Mixture for producing heat-insulating material and a method of its producing |
| RU2128633C1 (en) * | 1996-07-29 | 1999-04-10 | Братский Индустриальный Институт | Raw mix and method of preparing heat-insulating material |
| RU2148043C1 (en) * | 1998-05-26 | 2000-04-27 | Братский Индустриальный Институт | Raw mixture and method of manufacturing nonfired light-weight filler |
| CN101113077B (en) * | 2007-07-20 | 2010-09-01 | 内蒙古自治区建筑材料工业科学研究设计院 | Preparation method of foam glass |
| RU2654988C1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-05-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Composition for concrete manufacture |
| RU2721561C1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing heat-insulating material |
| RU2721557C1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing heat-insulating material |
-
2020
- 2020-10-22 RU RU2020134823A patent/RU2752198C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1047866A1 (en) * | 1981-09-15 | 1983-10-15 | Ивановский Ордена "Знак Почета" Энергетический Институт Им.В.И.Ленина | Raw mixture for making heat insulation material |
| RU2087447C1 (en) * | 1993-08-12 | 1997-08-20 | Акционерное общество "Интеркварцстрой" | Mixture for producing heat-insulating material and a method of its producing |
| RU2128633C1 (en) * | 1996-07-29 | 1999-04-10 | Братский Индустриальный Институт | Raw mix and method of preparing heat-insulating material |
| RU2148043C1 (en) * | 1998-05-26 | 2000-04-27 | Братский Индустриальный Институт | Raw mixture and method of manufacturing nonfired light-weight filler |
| CN101113077B (en) * | 2007-07-20 | 2010-09-01 | 内蒙古自治区建筑材料工业科学研究设计院 | Preparation method of foam glass |
| RU2654988C1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-05-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Composition for concrete manufacture |
| RU2721557C1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing heat-insulating material |
| RU2721561C1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing heat-insulating material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | An overview on the reuse of waste glasses in alkali-activated materials | |
| Hajjaji et al. | Composition and technological properties of geopolymers based on metakaolin and red mud | |
| US8257486B2 (en) | Composition for building material and a process for the preparation thereof | |
| AU2020337184B2 (en) | Process of obtaining powdered sodium silicate from sand tailings originated from the iron ore concentration process | |
| Payá et al. | Application of alkali-activated industrial waste | |
| CN102515590B (en) | Process for producing sulphoaluminate cement by proportioning for direct slurry of red mud | |
| Chindaprasirt et al. | Characterizations of FBC/PCC fly ash geopolymeric composites | |
| KR20080077002A (en) | Multi-function composition for settable composite materials and methods of making the composition | |
| EP2178806A1 (en) | Construction material based on activated fly ash | |
| Dabbebi et al. | Effect of the calcinations temperatures of phosphate washing waste on the structural and mechanical properties of geopolymeric mortar | |
| CN114394772A (en) | Ecological cementing material and preparation method thereof | |
| RU2752198C1 (en) | Method for obtaining thermal insulation material | |
| Occhicone et al. | Synthesis and characterization of new acid-activated red mud-metakaolin geopolymers and comparison with their alkaline counterparts | |
| CN102745919A (en) | Preparation method of tailing micropowder portland cement | |
| Tian et al. | Effects of composition of fly ash-based alkali-activated materials on compressive strength: a review | |
| RU2721561C1 (en) | Method of producing heat-insulating material | |
| Shaikezhan et al. | Cement slurry from electro-phosphoric slag | |
| CN114620964A (en) | Method for preparing tailings and micro-aggregate and simultaneously producing magnetite | |
| RU2085489C1 (en) | Method of liquid glass production | |
| IE50444B1 (en) | Process for the manufacture of a porous sintered aggregate | |
| RU2751029C1 (en) | Method for producing heat-resistant concrete mixture and products based on it | |
| AU2022201537B2 (en) | Process of obtaining powdered sodium silicate from sandy tailings originated from the iron ore concentration process, use of the sodium silicate, and sodium silicate | |
| RU2740969C2 (en) | Method of making heat-resistant concrete mixture and method of making heat-resistant concrete articles | |
| RU2804940C1 (en) | Geopolymer composite | |
| KR20140052622A (en) | Exclusive eco-friendly binder for the recycling iron ore powder |