RU2793100C1

RU2793100C1 - Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий и способ их изготовления

Info

Publication number: RU2793100C1
Application number: RU2022125326A
Authority: RU
Inventors: Наталия Ивановна Алфимова; Алексей Анатольевич Титенко; Ксения Михайловна Левицкая; Иван Сергеевич Никулин; Михаил Юрьевич Елистраткин; Севда Юнисовна Пириева; Валерий Сергеевич Воропаев; Наталья Ивановна Кожухова
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2023-03-29

Abstract

Группа изобретений относится к области производства строительных материалов и может быть использована при производстве гипсовых изделий. Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий содержит, мас.%: гипсовое вяжущее, полученное обжигом фосфогипса при температуре 175^оС, 61-69, наполнитель - фосфогипс с размером частиц не более 112 мкм 8-16, 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром» - остальное. Способ изготовления прессованных гипсовых изделий из указанной выше смеси включает смешивание фосфогипса с гипсовым вяжущим, введение полученной сырьевой смеси в 1%-ный водный раствор пенообразователя, перемешивание, формование в металлических пресс-формах под давлением 3-5 МПа с выдерживанием при указанном давлении 30 с, выпрессовку и сушку изделий в естественных условиях до постоянной массы. Технический результат – повышение прочности изделий, снижение расхода вяжущего, снижение энергетических затрат на прессование и износ оборудования. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при производстве гипсовых изделий.

Известен способ и состав для изготовления гипсовых изделий, при этом влажный природный двуводный гипс или цитрогипс смешивают с серной кислотой, а затем последовательно с сухой негашеной известью и водой затворения, затем полученную сырьевую смесь прессуют с одновременным удалением избытка воды затворения (Патент RU № 2132310 С1, опубл. 27.06.1999).

Недостатком данного способа является сложность процесса изготовления изделий, высокие затраты на их производство, а также низкая водостойкость изделий, невысокая прочность.

Также известен способ и состав изготовления гипсовых изделий, заключающийся в том, что используют вспученный перлит (мелкий заполнитель) с размером гранул 75-100 мкм, который предварительно насыщают водой, отфильтровывают воду, не удерживаемую гранулами вспученного перлита, смешивают водонасыщенный перлит с гипсом, подают полученную смесь в пресс-форму для дальнейшего прессования и прессуют при давлении не менее 10 МПа (Патент RU № 2525412 С1, опубл. 10.08.2014, бюл. № 22).

Основными недостатками данного состава и способа являются низкая прочность, высокое водовяжущее (водогипсовое) соотношение, наличие дополнительных операций, связанных с необходимостью водонасыщения и фильтрации воды из перлита. Также, при данном технологическом решении сложно обеспечить постоянное водогипсовое соотношение, это связано с пренебрежением весом перлита, а также с тем, что фильтрация не обеспечивает полное удаление воды с поверхности перлита и при его дозировании свободная влага будет оставаться на всем оборудовании, задействованном в данной операции. Колебание водогипсового отношения негативно отражается на обеспечении постоянства прочностных характеристик конечных изделий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип является состав и способ изготовления гипсовых изделий, заключающийся в том, что мелкий заполнитель – отход производства перлита (перлитовая пыль с размером гранул 5-100 мкм, насыпной плотностью – 75 кг/м³) смешивают с водой с последующим введением модифицированного гипсового вяжущего, полученного обжигом цитрогипса во вращающейся печи при температуре 120-140 ^оС, с удельной поверхностью 600-650 м²/кг и формуют пресс-формах под давлением 10 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 сек. (Патент RU № 2693808 (С1), опубл. 04.07.2019, бюл. № 19).

Основными недостатками данного состава и способа являются низкая прочность, повышенный расход вяжущего, повышенные энергетические затраты на прессование, необходимость использования перлитовой пыли, что повышает затраты на сырье, связанные с закупкой и транспортировкой перлитовой пыли, ограниченная сырьевая база цитрогипса.

Изобретение направлено на повышение прочности изделий, снижение расхода вяжущего, снижение энергетических затрат на прессование, снижение износа оборудования и затрат на сырье, расширение сырьевой базы.

Это достигается тем, что сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий содержит вяжущее, наполнитель и воду, при этом в качестве вяжущего используется гипсовое вяжущее, полученное обжигом фосфогипса при температуре 175 ^оС, в качестве наполнителя – фосфогипс с размером частиц не более 112 мкм, 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром», изготовление смеси осуществляется при следующих массовых соотношениях сырьевых компонентов, %:

гипсовое вяжущее – 61–69;

фосфогипс – 8–16;

1%-ный водный раствор пенообразователя – остальное

Способ изготовления гипсового камня, включает приготовление формовочной массы, формование, выпрессовку, сушку, при этом приготовление формовочной массы осуществляется в следующей последовательности: приготовление сырьевой смеси путем смешивания вяжущего и наполнителя, приготовление 1%-го водного раствора пенообразователя, добавление сырьевой смеси в раствор пенообразователя, перемешивание, формование в металлической пресс-форме под давлением 3-5 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 сек, выпрессовку и сушку в естественных условиях до постоянной массы.

Характеристики используемых материалов.

1. Наполнитель – отход производства удобрений из фосфоритной породы – фосфогипс, с размером частиц не более 112 мкм. Химический состав фосфогипса представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав фосфогипса

Содержание оксидов, %
SO₃	CaO	SrO	P₂O₅	CeO₂	MgO	остальное
48,84	46,44	2,52	0,68	0,36	0,15	1,01

2. Гипсовое вяжущее – обожжённый фосфогипс с удельной поверхностью 350-400 м²/кг.

Гипсовое вяжущее получаем путем обжига фосфогипса при температуре 175 ^оС.

1. Пенообразователь «Пеностром». Характеристики пенообразователя приведены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики пенообразователя Пеностром

Показатели	Значения
Плотность при 20 ^оC, кг/м³	в пределах – 1020-1090
Водородный показатель (pH) 1% водного раствора	в пределах – 7,5-10,0
Кинематическая вязкость, при 20 ^оC, мм²·с^-1	не более – 40
Температура застывания, ^оC	не выше, минус – 3
Устойчивость пены, с	не менее – 240
Кратность пены	не менее – 4

4. Вода ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия».

Разработанные составы сырьевой смеси и прочностные показатели исследуемого состава изделий и прототипа приведены в таблице 3.

Таблица 3

Составы сырьевой смеси и физико-механические характеристики

исследуемых прессованных гипсовых изделий

Вид изделий	Расход материала % по масс.					Водовяжущее отношение	Давление прессования, МПа	Предел прочности при сжатии через 2 часа после прессования, МПа	Предел прочности при сжатии сухих изделий, МПа
Вид изделий	Гипсовое вяжущее	Перлитовая пыль	Фосфогипс	Вода	1 %-й раствор пенообразователя	Водовяжущее отношение	Давление прессования, МПа		Предел прочности при сжатии сухих изделий, МПа
исследуемый состав №1	69	–	8	-	23	–	5	17	26
исследуемый состав №2	61	–	16	-	23	–	3	15	24
прототип	83	1,5	–	15,5	–	0,18-0,19	10	15-16	19-20

Пример (таблица 3 состав №1): фосфогипс в количестве 0,8 кг (8 %) по массе и гипсовое вяжущее в количестве 6,9 кг (69 %) по массе, смешивают до получения однородной массы. Далее полученная сырьевая смесь засыпается в заранее приготовленный 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром», взятый в количестве 2,3 л (23 %) по массе с последующим тщательным перемешиванием до получения однородной формовочной массы. После чего полученная формовочная масса направляется в металлическую пресс-форму и производится прессование под давлением 3 МПа, длительность выдерживания под указанным давлением составляет 30 сек, далее осуществляется выпрессовка и сушка в естественных условиях до постоянной массы.

Разработанный способ изготовления изделий при предлагаемом соотношении компонентов, наличие в системе фосфогипса как наполнителя, а также раствора пенообразователя снижают трение формовочной смеси о стенки формы, что способствует более однородному уплотнению формовочной массы, росту средней плотности гипсового изделия и, как следствие, росту его прочности.

Введение в состав сырьевой смеси фосфогипса также способствует снижению себестоимости изделия за счет сокращения расхода гипсового вяжущего и затрат, связанных с закупкой и транспортировкой перлитовой пыли.

Исходя из того, что фосфогипс представляет собой отход, накопление которого, в отличии от цитрогипса, повсеместно распространены по всему миру, данное изобретение, также позволяет значительно снизить нагрузку на окружающую среду и расширить сырьевую базу регионов.

Применение указанного давления (3-5 МПа) и режима формования изделий способствует уменьшению износа оборудования и снижению энергетических затрат.

Снижение давления прессования ниже 3 МПа и повышение содержание наполнителя (фосфогипса) в системе выше 16 % способствует снижению средней плотности изделий и, как следствие, прочности, ниже значений прочности прототипа. В тоже время, увеличение давление прессования выше 5 МПа и снижение содержания наполнителя (фосфогипса) повышает энергетические затраты на производство и затраты на сырье – гипсовое вяжущее. При полном исключении фосфогипса и пенообразователя, из-за высокой адгезии гипсового вяжущего к металлической форме, увеличивается количество дефектов на поверхности изделии.

Увеличение концентрации пенообразователя не способствует повышению физико-механических (средняя плотность, прочность) характеристик изделий, но отрицательно сказывается на их себестоимости.

Claims

1. Сырьевая смесь для прессованных гипсовых изделий, содержащая вяжущее, наполнитель и раствор пенообразователя, отличающаяся тем, что в составе сырьевой смеси используется гипсовое вяжущее, полученное обжигом фосфогипса при температуре 175 ^оС, в качестве наполнителя – фосфогипс с размером частиц не более 112 мкм, 1%-ный водный раствор пенообразователя «Пеностром», изготовление смеси осуществляется при следующих массовых соотношениях сырьевых компонентов, %:

гипсовое вяжущее 61-69 фосфогипс 8-16 указанный 1%-ный водный раствор пенообразователя остальное

2. Способ изготовления прессованных гипсовых изделий по п. 1, включающий приготовление формовочной массы, формование, выпрессовку, сушку, отличающийся тем, что приготовление формовочной массы осуществляется в следующей последовательности: смешивание фосфогипса с гипсовым вяжущим, введение полученной сырьевой смеси в 1%-ный водный раствор пенообразователя, перемешивание, формование в металлических пресс-формах под давлением 3-5 МПа, с выдерживанием изделий при указанном давлении 30 с, выпрессовку и сушку в естественных условиях до постоянной массы.