Способ получения магнезиального вяжущего из дробленого доломита

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНЕЗИАЛЬНОГО ВЯЖУЩЕГО ИЗ ДРОБЛЕНОГО ДОЛОМИТА(71) Заявитель Научно-исследовательское и проектно-производственное республиканское унитарное предприятие Институт НИИСМ(72) Авторы Новиков Виталий Сергеевич Волоткович Денис Игоревич Пракопчик Евгений Валерьевич Габрусева Яна Валерьевна Грицкевич Татьяна Вячеславовна Кузьменков Дмитрий Михайлович Кузьменко Ирина Александровна Кузьменков Михаил Иванович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское и проектно-производственное республиканское унитарное предприятие Институт НИИСМ(56)2063937 1, 1996.12124 1, 2009.12344 1, 2009.2064905 1, 1996.2158241 2, 2000.2158250 1, 2000. МАРЧИК Е.В. Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии Материалы международной научнотехнической конференции. - Могилев,2008. - Ч. 3. - С. 127-128.(57) Способ получения магнезиального вяжущего из дробленого доломита, при котором дробленый доломит подвергают помолу до удельной поверхности 200-400 м 2/кг, полученный тонкомолотый доломит подают в печной агрегат, в котором осуществляют во взвешенном состоянии его подогрев отходящими газами со скоростью 100-150 С/с,термообработку при температуре 600-700 С в течение 20-40 с и охлаждение полученного магнезиального вяжущего в виде каустического доломита со скоростью 60-120 С/с до температуры 50-100 С. Изобретение относится к способам получения магнезиального вяжущего, используемого для производства строительных материалов. Известно магнезиальное вяжущее, включающее каустический доломит, полученный обжигом доломита в виде щебня фракции 20-25 мм при 790-840 С в течение 10-30 мин, а также сульфатсодержащую добавку в виде продукта обжига при температуре выше 850 С смеси из фосфогипса и глины 1. Недостатками известного магнезиального вяжущего являются высокая температура(790-840 С) и продолжительность обжига (10-30 мин). Известен способ получения каустического доломита путем двухстадийного обжига природного молотого доломита (удельная поверхность 200-300 м 2/кг) с хлоридом магния(кристаллический бишофит 0,5-3,0 от массы доломита), причем обжиг осуществляют по режиму нагрев до 400-500 С, выдержка при данной температуре в течение 10-60 мин,подъем температуры до 550-680 С и выдержка при этой температуре в течение 5-20 мин 2. 14642 1 2011.08.30 Недостатком известного способа является использование хлорида магния в качестве интенсификатора разложения карбоната магния в процессе обжига, что приводит к повышенному содержанию соединений хлора в отходящих газах, вызывающих преждевременный износ технологического оборудования (печей, газоходов, вентиляторов и др.). Известен способ получения вяжущего из дробленого доломитового сырья посредством его обжига и последующего помола, причем в качестве сырья используют смесь фракций доломита с размерами зерен 2-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм в соотношении 130,5 приготовленную смесь загружают в печь, нагретую до температуры 300-400 С, повышают температуру до 700 С со скоростью 5-7 С/мин, смесь выдерживают при данной температуре в течение 50 мин, после чего производят выгрузку и помол продукта обжига 3. Недостатком известного способа является сложность технологического процесса подготовки полифракционного состава доломита, а также повышенная продолжительность процесса обжига (90-130 мин). Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сути и достигаемому результату является способ получения вяжущего из дробленого доломитового сырья,включающий его термообработку и последующий помол, термообработку осуществляют в 2 стадии 1-я стадия - путем нагрева доломитового сырья до 450-550 С в течение 20120 мин в реакторе кипящего слоя, 2-я стадия - путем нагрева до температуры 600-720 С в течение 5-25 мин во вращающейся печи причем используют доломитовое сырье фракции 5-25 мм, содержание оксида магния в доломитовом сырье больше или равно 204. Недостатками известного способа получения вяжущего из дробленого доломитового сырья являются сложность технологического процесса обжига (использование двух печных агрегатов для термообработки дробленого доломита), необходимость получения фракционированного доломитового сырья (5-25 мм), низкий предел прочности при сжатии(например, в возрасте 3 суток 0,005-0,008 МПа), а также высокий удельный расход топлива (80-90 кг у.т./т). Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в получении магнезиального вяжущего из дробленого доломита, снижении температуры и продолжительности термообработки доломита, повышении предела прочности при сжатии, снижении удельного расхода топлива, расширении сырьевой базы для производства строительных материалов за счет использования в качестве сырьевого компонента для получения магнезиального вяжущего дробленого доломита, полученного из природного доломита месторождения Гралево Витебской обл., РБ. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения магнезиального вяжущего из дробленого доломита технический результат достигается тем, что дробленый доломит подвергают помолу до удельной поверхности 200-400 м 2/кг, полученный тонкомолотый доломит подают в печной агрегат, в котором осуществляют во взвешенном состоянии его подогрев отходящими газами со скоростью 100-150 С/с, термообработку при температуре 600-700 С в течение 20-40 с и охлаждение полученного магнезиального вяжущего в виде каустического доломита со скоростью 60-120 С/с до температуры 50-100 С. В отличие от термообработки дробленого (кускового) доломита в шахтных или вращающихся печах, требующих проведения процесса при высокой температуре обжига(800-900 С) и продолжительности 2-15 ч, термообработку тонкомолотого доломита (200400 м 2/кг) во взвешенном состоянии, согласно предлагаемому изобретению, осуществляют при температуре 600-700 С и продолжительности 20-40 с, достаточных для реакции декарбонизации карбоната магния (3) и, следовательно, для получения магнезиального вяжущего в печи циклонного типа с декарбонизатором. Осуществление процесса термообработки тонкомолотого доломита при более низких температурах (600-700 С) и снижении продолжительности (20-40 с) по сравнению с известным уровнем техники обеспечивается интенсивным теплообменом между тонкомолотым доломитом и потоком тепло 2 14642 1 2011.08.30 носителя, а также высокой скоростью диффузии молекул углекислого газа (2), образующегося при разложении карбоната магния (3). Совокупность признаков заявляемого изобретения помол дробленого доломита до удельной поверхности 200-400 м 2/кг, подогрев тонкомолотого доломита отходящими газами во взвешенном состоянии со скоростью 100-150 С/с, термообработка тонкомолотого доломита при температуре 600-700 С в течение 20-40 с, с последующим охлаждением полученного магнезиального вяжущего со скоростью 60-120 С/с до температуры 50100 С, обеспечивает получение магнезиального вяжущего в виде каустического доломита(3). Оксид магнияв составе магнезиального вяжущего характеризуется высокой реакционной способностью вследствие большого количества дефектов кристаллической решетки, что обеспечивает равномерность изменения объема и, соответственно, повышение предела прочности при сжатии магнезиального вяжущего (в возрасте, например, 3 суток 13,9-14,5 МПа). Охлаждение каустического доломита осуществляют со скоростью 60-120 С/с до температуры 50-100 С для предотвращения процесса рекристаллизации оксида магния и сохранения его высокой реакционной способности. Низкая температура отходящих газов, обусловленная их интенсивным теплообменом с тонкомолотым доломитом в процессе его подогрева во взвешенном состоянии, а также низкая температура термообработки тонкомолотого доломита обеспечивает снижение удельного расхода топлива до 57,3-55,2 кг у.т./т. Использование дробленого доломита (в соответствии с ГОСТ 8267-93), полученного из природного доломита месторождения Гралево Витебской обл., РБ (содержание 3 - 50-52 , 3 - 43-45 ), в качестве сырьевого компонента для получения магнезиального вяжущего в виде каустического доломита - частичного заменителя дорогостоящего портландцемента, обеспечивает расширение сырьевой базы для производства строительных материалов. Способ получения магнезиального вяжущего из дробленого доломита поясняется следующими примерами. Пример 1 Дробленый доломит (ГОСТ 8267-93), полученный на основе природного доломита месторождения Гралево Витебской обл., РБ (содержание 3 - 50,0 , 3 - 45,0 ),подвергают помолу в вертикальной валковой мельнице до удельной поверхности 400 м 2/кг. Полученный тонкомолотый доломит подают в многоступенчатый циклонный теплообменник, в котором осуществляют его подогрев отходящими газами во взвешенном состоянии со скоростью 150 С/с. Пройдя все ступени теплообмена, тонкомолотый доломит поступает в декарбонизатор, где подвергается термообработке при температуре 600 С в течение 40 с. Полученное в результате термообработки магнезиальное вяжущее в виде каустического доломита охлаждают в потоке холодного воздуха со скоростью 120 С/с до температуры 50 С. Пример 2 Получение магнезиального вяжущего из дробленого доломита осуществляют согласно примеру 1. При этом содержание 3 составляет 51,2 , 3 - 43,9 , помол осуществляют до удельной поверхности 320 м 2/кг, скорость подогрева тонкомолотого доломита - 120 С/с, термообработку тонкомолотого доломита проводят при температуре 670 С в течение 29 с, скорость охлаждения магнезиального вяжущего - 60 С/с до температуры 75 С. Пример 3 Получение магнезиального вяжущего из дробленого доломита осуществляют согласно примеру 1. При этом содержание 3 составляет 52,0 , 3 - 43,0 , помол осуществляют до удельной поверхности 200 м 2/кг, скорость подогрева тонкомолотого доло 3 14642 1 2011.08.30 мита - 100 С/с, термообработку тонкомолотого доломита проводят при температуре 700 С в течение 20 с, скорость охлаждения магнезиального вяжущего - 100 С/с до температуры 100 С. Технологические параметры известного и предлагаемого способов получения магнезиального вяжущего, а также сравнительные характеристики известного и предлагаемого магнезиального вяжущего приведены в таблице. Технологические параметры известного и предлагаемого способов получения магнезиального вяжущего, сравнительные хаНаименование рактеристики магнезиального вяжущего показателя Предлагаемый Известный 1 2 3 1. Технологические параметры осуществления способов Содержание карбонатов в доломите, мас.3 54,35 50,0 51,2 52,0 3 45,65 45,0 43,9 43,0 Предварительное фракция дробленого Удельная поверхность тонкомоизмельчение доломита 5-25 мм лотого доломита, м 2/кг 400 320 200 Скорость подогрева, С/с 1-я стадия нагрев до 450-550 С 150 120 100 время нагрева - 20-120 мин Температура термообработки, С 600 670 700 2-я стадия нагрев до 600-720 С Время термообработки, с Термообработка время нагрева - 5-25 мин. 40 29 20 Скорость охлаждения, С/с 120 60 100 Температура охлаждения, С 50 75 100 Удельный расход 80-90 55,2 56,4 57,3 топлива, кг у.т./т Степень декарбонизации 91,70-99,45 98,61 99,0 98,05 3,2. Физико-химические характеристики магнезиального вяжущего Содержание акт.,20,01-21,70 21,21 20,71 20,16 мас.Содержание СаОсвоб.,0-0,3 0,04 0,14 0,08 мас.Предел прочности при сжатии (МПа) в возрасте 1 сутки 0,005-0,007 9,9 9,0 8,8 3 суток 0,005-0,008 14,5 14,2 13,9 28 суток 50,2 46,4 42,3 Приведенные в таблице данные показывают, что предлагаемый способ получения магнезиального вяжущего из дробленого доломита решает поставленную техническую задачу снижение температуры термообработки до 700-600 С, снижение продолжительности термообработки доломита до 40-20 с, повышение прочности при сжатии (в возрасте 1 суток 8,8-9,9 МПа, в возрасте 3 суток - 13,9-14,5 МПа, в возрасте 28 суток - 42,3-50,2 МПа),4 14642 1 2011.08.30 снижение удельного расхода топлива (57,3-55,2 кг у.т./т), расширение сырьевой базы для производства строительных материалов за счет использования дробленого доломита, полученного из природного доломита месторождения Гралево Витебской обл., РБ, в качестве сырьевого компонента для получения магнезиального вяжущего в виде каустического доломита - частичного заменителя дорогостоящего портландцемента. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5