SU1757456A3 - Способ изготовлени строительных изделий - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени  золу ТЭС смешивают со св зующим на основе водорастворимой соли натри , вводимом в количестве 5,5-14 мас.% от массы сухой золы , формуют и сразу обжигают при воздействии температуры 250-900°С в течение времени определ емого по формуле т 1:(at + b), где т- врем  обжига, ч; t - температура обжига, °С: а - коэффициент, равный 10 b - коэффициент, равный 0,25 ч. 2 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к промышленности строительных материалов и может быть использовано дл  производства кирпича , камней-блоков, черепицы, облицовочной плитки дл  жилищного, гражданского и промышленного строительства.

Известен способ изготовлени  стеновых керамических изделий, по которому золу-унос предварительно измельчают до полного прохода через сито 900 отв./см ; затем смешивают с вторичной цементной пылью в соотношении компонентов, мас.%: зола-унос 55-85; вторична  цементна  пыль 15-45. Смесь смешивают с водой до влажности 21-23%. Издели  формуют методом прессовани , после чего сушат, поднима  температуру от 30-35°С до 100-120°С в течение 15-20 ч. Обжиг изделий провод т при 1080°С с выдержкой в течение 2 ч.

Недостатками способа  вл ютс  низка  эффективность утилизации золы-уноса, высока  температура обжига и низкий предел прочности изделий при сжатии.

Известен способ, по которому золу ТЭС смешивают с топливным шлаком и жидким стеклом в следующем соотношении, %: зола-унос (тонкие фракции) 72-77; топливный шлак 20-25; жидкое стекло 3. Полученную смесь формуют прессованием под давлением 21-35 МПа и сушат в течение 5 ч при 160°С Затем поднимают температуру до 53б°С в течение 4 ч, выдерживают 2 - 6 ч и поднимают температуру до 1080°С со скоростью 35-79°С/ч Обща  продолжительность цикла обжига 24-30 ч.

Способ характеризуетс  большой длительностью , высокой температурой обжига и большой объемной массой получаемых изделий .

Известен способ изготовлени  стеновых изделий по которому золу ТЭС предварительно прокаливают при 800-820°С в течение 2-2,5 ч, затем смешивают с делювиальной глиной в соотношении, %: зола 70- 75; глина 25-30. Полученную смесь формуют в кирпичи, сушат и обжигают по режиму: подьем температуры до 250°С со скоростью 4 град/мин; от 250°С до 600°С со скоростью 10 град/мин; от 600 до 800°С - 4 град/мин; от 800 до 1150°С - 10 град/мин; выдержка при 1150°С 30 мин.

Недостатками способа  вл ютс  сложность температурной обработки, высока  температура обжига, низкий предел прочности при сжатии получаемых изделий.

С целью повышени  прочности и увеличени  сроков схватывани  предложено в жущее затвор ть раствором щелочного

(Л

С

х| с  XI

N СЯ

о

со

жущее затвор ть раствором щелочного компонента . Предварительно доменный гранулированный шлак размалывают совместно с портландцементным клинкером до тонины помола не менее 3000 см2/г, затем полученное в жущее затвор ют раствором щелочного компонента (сода, поташ, едкие щелочи, растворимые силикаты с силикатным модулем от 0,5 до 2,5), При этом выдерживают соотношение компонентов в следующих пределах, мае % гранулированный доменный шлак соединение щелочного металла в пересчете на оксид натри чЗ-12; портландцементный клинкер 1-9.

Способ получени  в жущего не позвол ет использовать золу ТЭС, требует длительного размола и вследствие этого сопровождаетс  большими энергозатратами .

Известен способ изготовлени  строительных изделий, по которому золу ТЭС, порошок бо  стекла, гранулированный фосфорный шлак предварительно просеивают, отдельно каждый компонент, через сито 0,08 Затем отвешивают 3-7 мас.% золы ТЭС, 7-15 мае % порошка бо  стекла, 67-70 мае % гранулированного фосфорного шлака тщательно перемешивают сухие компоненты вместе, добавл ют 10-11 мае. раствора щелочи и перемешивают до получени  однородной влажной массы Из полученной массы формуют издели  методом прессовани  при давлении 5-10 МПа Издели  сушат при 60-100°С в течение 2 ч и обжигают при 9QO-950dC в течение 1-3 ч.

Недостатками способа  вл ютс  низка  эффективность утилизации золы ТЭС из-за малого ее содержани  в композиции, высокие энергозатраты, св занные с необходимостью получени  порошка бо  стекла, просеивани  и многократного перемешивани  компонентов, сушки изделий и высокой температурой обжига, больша  объемна  масса изделий.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  спсооб изготовлени  строительных изделий, по которому сухую золу с добавкой 10-15% глины и отходов углеобогащени  увлажн ют 3%-ным раствором жидкого стекла и ортофосфорной кислоты экстракционного производства до влажности 13-16% от массы сухого порошка После тщательного перемешивани  формуют издели  полусухим прессованием, помещают их в печь, поднимают температуру со скоростью 1,5-2,0 град/мин до начала разм гчени  золы или на 20-30° выше и выдерживают при этой температуре в течение 1 ч.

%

10

15

20

25

30

35

40

-1

Способу присущи следующие недостатки: низка  эффективность использовани  золы, так как в состав шихты вход т дополнительные ингредиенты в количестве 26- 3%, высокие энергозатраты, обусловленные длительным временем подъема температуры обжига (от 12 до 17,5 ч); больша  объемна  масса изделий из-за высокой температуры обжига изделий.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности утилизации золы, снижение энергозатрат и объемной массы изделий.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе изготовлени  строительных-изделий , включающем смешивание золы ТЭС со св зующим на основе водорастворимой соли натри , формование и обжиг, св зующее используют в количестве 5,5-14 мас.% от массы сухой золы в расчете на оксид натри , а обжиг провод т сразу после формовани  при воздействии температуры 250-900°С в течение времени, определ емого по формуле

aiTb

где т - врем  обжига, ч;

t - температура обжига, °С;

а - коэффициент, равный ч 1град

b - коэффициент, равный 0,25 ч .

Предлагаемый способ имеет следующие технические преимущества: использование в качестве шихты только одной золы тепловой электростанции резко повышает эффективность использовани  золы; содержание водорастворимой соли натри  в пределах 5,5-14 мас.% от массы сухой золы в пересчете на оксид натри  обеспечивает предел прочности изделий при сжатии от 42 до 62 МПа (по прототипу 14-23), объемную 17 г/см (по прототипу морозостойкость более 50 циклов (по прототипу 24-60 циклов).

При содержании соединени  натри  ме- 45 нее 5,5 мас.% от массы сухой золы наблюдаетс  значительное понижение прочности изделий.

При содержании соединени  натри  более 14 мас.% от массы сухой золы дальнейшее повышение прочности изделий при сжатии не наблюдаетс , объемна  масса не уменьшаетс  и начинаетс  выщелачивание соединени  натри  при выдержке в воде.

При обжиге влажных изделий после формовани  получаютс  издели  с однородной матовой поверхностью и регул рной прочностью. При выдержке на воздухе, т.е. при естественной сушке на поверхности изделий проступает шуба карбоната щелочного металла, после обжига поверхность

массу от 1,21 до 1,1 1,32-1,72 г/см3), MOf

50

55

изделий лишена благородной фактуры, прочность изделий становитс  нерегул рной по толщине Обжиг влажных изделий сразу после формовани  позвол ет снизить энергозатраты и повысить производительность способа за счет исключени  операции сушки изделий. Одновременно это обеспечивает получение изделий с меньшей объемной плотностью без введени  дополнительных веществ и операций.

Обжиг изделий при температуре ниже 250°С дает возможность превзойти предел прочности изделий при сжатии и несколько уменьшить объемную массу изделий относительно прототипа, однако при этом наблюдаетс  низка  морозостойкость изделий. Термообработка изделий при температуре выше 250°С позвол ет получить высокую морозостойкость при одновременном улучшении остальных характеристик изделий (повышение прочности и уменьшение объемной массы). Получение более высоких технических характеристик изделий в более низком температурном интервале (250°С и выше) по сравнению с прототипом (900-950°С)  вл етс  новым сверхэффектом , так как по классическим представлени м повышение технических характеристик керамических изделий может быть достигнуто еще большим увеличением температуры обжига. Вместе с тем, понижение температуры обжига обеспечивает снижение энергозатрат и объемной массы изделий .

Определение времени обжига в зависимости от температуры обжига по уравнению т 1 /(at + b) позвол ет установить оптимальный технологический режим процесса в широком температурном интервале (250°С и выше), что позвол ет снизить энергозатраты и обеспечивает создание более гибкой технологии получени  изделий с регулируемыми свойствами по сравнению с прототипом .

Пример 1. В золу ТЭС-1 добавл ют раствор каустической соды в количестве (мас.% в пересчете на оксид натри ): 4,5; 5,0; 5,5; 6,5; 13; 14; 15 от массы сухой золы. Тщательно перемешивают смесь до получени  однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи методом прессовани . Давление прессовани  5,0- 7,5 МПа. Сразу после формовани  издели  подвергают термообработке при температуре 250°С в течение 2 ч. Полученные издели  испытывают по ГОСТ 530-80, ГОСТ 8462-85, ГОСТ 7025-78.

Пример 2. В золу ТЭС-2 добавл ют раствор каустической соды в количестве (мас.% в пересчете на оксид натри ): 4,5;

5,0; 5,5; 6,5: 13: 14; 15 от массы сухой золы. Тщательно перемешивают смесь до получени  однородной влажной массы, Из пол- 5 ученной смеси формуют кирпичи методом прессовани . Давление прессовани  5,0- 7,5 МПа. Сразу после формовани  издели  подвергают термообработке при темпера0 туре 250°С в течение 2 ч. Полученные издели  испытывают по ГОСТ 530-80; ГОСТ 8462-85, ГОСТ 7025-78.

Пример 3. В золу ТЭС-1 добавл ют раствор каустической соды в количестве 5,5

5 мас.% от массы сухой золы и тщательно перемешивают смесь до получени  однородной влажной массы. полученной смеси формуют кирпи чи при давлении прессовани  5,0-7,5 МПа. Сразу после фор0 мовани  издели  отдельными парти ми подвергают термообработке при температурах 100, 200, 250, 300, 500, 750, 900°С в течение 2,9; 2,2; 2,0; 1,8; 1,3; 1,0; 0,7 ч соответственно .

5 Пример 4. В золу ТЭС-1 добавл ют раствор кальцинированной соды в количестве 5,5 мас.% от массы сухой золы и тщательно пермешивают смесь до получени  однородной влажной массы. Из полученной

0 смеси формуют кирпичи при давлении прессовани  5,0-7,5 МПа. Сразу после формовани  издели  подвергают термообработке при температуре 900°С в течение 0,7 ч. Пример 5. В золу ТЭС-1 добавл ют

5 раствор двууглекислой соды в количестве 5,5 мае % от массы сухой золы и тщательно перемешивают смесь, до получени  однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи при давлении

0 прессовани  5,0-7,5 МПа. Сразу после формовани  издели  подвергают термообработке при температ7ре 900°С в течение 0,7 ч.

Пример 6. В золу ТЭС-1 добавл ют

5 раствор каустической соды в количестве 5,5 мас.% от массы сухой золы и тщательно перемешивают до получени  однородной влажной массы. Из полученной смеси формуют кирпичи при давлении прессовани 

0 5,0-7,5 МПа. Сразу после формовани  издели  подвергают термообработке при следующих услови х:

t 250°С; т 1 ч; 2 ч; 3 ч; рассчетное врем  2 ч;

5 -1 500°С; г 1 ч; 2 ч; 3 ч; рассчетное врем  1,3 ч;

t 900°С; т 1 ч; 2 ч; 3 ч; рассчетное врем  0,7 ч.

Полученные результаты сведены в табл. 2. Как видно из полученных данных, добавление в золу ТЭС соединени  натри 

менее 5,5 мас.% приводит к понижению прочности и морозостойкости получаемых изделий Добавление соединени  выше 14 мае % экономически нецелесообразно. Кроме того, это приводит к выщелачиванию соединени  щелочного металла в воде. В интервале 5,5-14 мас.% достигаетс  повышение прочности и понижение объемной массы изделий относительно прототипа.

Вариации в количественном соотношении компонентов золы (ТЭС-1 и ТЭС-2) не оказывают заметного вли ни  на конечный результат.

Добавление соединени  натри  в раствор затворени  в интервале 5,5-14 мас.% в пересчете на Na20 приводит к снижению нижней границы температурного интервала обжига до 250°С, что обеспечивает уменьшение энергетических затрат на производство строительных изделий при одновременном повышении их эксплуатационных характеристик

Одновременно за вл емый способ по сравнению с прототипом повышает эффективность утилизации золы до 86-94,5 мас.%.

На чертеже показана экспериментальна  зависимость времени обжига изделий от температуры обжига дл  различных соединений натри  (каустическа  сода, двууглекисла  сода, кальницированна  сода).

Точки, обозначенные звездочкой, относ тс  к составам с каустической содой; точки , обозначенные кружочком, относ тс  к составам с двууглекислой содой; точки, обозначенные пр моугольником, относ тс  к составам с кальцинированной содой.

Предлагаема  математическа  зависимость времени обжига изделий от температуры обжига т 1 (at +b) удовлетворительно описывает процесс в случае использовани  различных соединений щелочного металла в температурном интервале 250-900°С

Сравнение величины времени, необходимого дл  обжига изделий при данной температуре , рассчитанного по формуле и согласно прототипу, показывает, что расчет по формуле обеспечивает достижение требуемых технических характеристик изделий при обжиге не менее длительное врем  и тем самым дает возможность снизить энергозатраты .

Таким образом, предлагаемый способ

обеспечивает получение нового положительного эффекта дл  народного хоз йства страны, заключающегос  в повышении эффективности утилизации золы, снижении энергозатрат и объемной массы изделий.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  строительных изделий , включающий смешивание золы ТЭС со св зующим на основе водорастворимой соли натри , формование и обжиг, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повышени  эффективности утилизации золы, снижени  энергозатрат и объемной массы изделий, св зующее используют в количестве 5,5-14 мас.% от массы сухой золы в расчете на

   оксид натри , а обжиг провод т сразу после формовани  при воздействии температуры 250-900°С в течение времени, определ емого по формуле

   г 1:(at + b),

   где г - врем  обжига, ч; t - температура, °С; а - коэффициент, равный ч т град-1, b - коэффициент, равный 0,25 .

   Таблица

   Содержание соединени  указано в пересчете на NatO; врем  термообработки, рассчитанное по формуле.

   О

   0,5

   100 300500 700 900

   ТЕМПЕРАТУРА ОБЖИГА, °С