Способ получения гидрофобного мелкогранулированного пористого минерального материала

04 26/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОФОБНОГО МЕЛКОГРАНУЛИРОВАННОГО ПОРИСТОГО МИНЕРАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Производственное объединение Беларуськалий(73) Патентообладатель Производственное объединение Беларуськалий(57) Способ получения гидрофобного мелкогранулированного пористого минерального материала, включающий приготовление сырьевой пульпы, введение в нее гидрофобизатора и сушку, отличающийся тем, что в качестве гидрофобизатора используют олифу или нефтеполимерную смолу в количестве 2,5-10,0 от массы твердой фазы пульпы, а сушку ведут распылением при температуре материала не более 80 С. Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для производства гидрофобных пористых материалов. Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении повышения качества гидрофобного мелкогранулированного пористого минерального материала. Известен способ гидрофобизации минеральных материалов, согласно которому материал нагревают до 400-600 С, подают в камеру гидрофобизации во взвешенном состоянии и одновременно через форсунку впрыскивают модификатор 1. Однако описанный способ требует сложного аппаратурного оформления и не обеспечивает равномерного распределения гидрофобизатора на материалах с пористой поверхностью. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ получения гидрофобного минерального заполнителя, включающий приготовление водной суспензии измельченного материала в соотношении твердая фаза вода 11,0-1,5, введение гидрофобизатора в количестве 0,4-1,3 , механическое обезвоживание суспензии и последующую сушку осадка при 100-140 С 2. У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки гидрофобный материал получают путем приготовления сырьевой пульпы, введения в нее гидрофобизатора и последующей сушкой. Недостатком прототипа является то, что указанный способ не может быть использован для гидрофобиза 1 2847 1 ции минеральных мелкогранулированных пористых материалов смолосодержащими веществами, которые образуют тонкие устойчивые пленки на поверхности гранул. Такие вещества (олифа и полимерные смолы) образуют устойчивую эмульсию в водной среде глинистой пульпы. При сушке материала во взвешенном состоянии образуются капли пульпы. Поверхностное натяжение формирует на поверхности капли тонкий слой пленки, фиксируемой за счет хорошей сорбции глиной пленкообразующих соединений. Согласно известному способу осуществляется сушка слоя материала, образующегося на поверхности сушильного барабана при температуре 100-140 С, и это является недостатками прототипа. Указанные недостатки обусловлены тем, что ограничивают спектр применяемых гидрофобизаторов, так как смолосодержащие гидрофобизаторы, как и многие другие органические соединения, распределяются на поверхности раздела твердой и жидкой фазы и при сушке слоя материала концентрируются на поверхности высушиваемой твердой фазы, не проникая вглубь, следовательно, распределение таких гидрофобизаторов будет неоднородным и качество гидрофобизации неудовлетворительным. Кроме того, смолосодержащие гидрофобизаторы (олифы, полимерные смолы), как и все продукты переработки нефти, содержат керосиновую фракцию, имеющую температуру кипения 140 С и температуру размягчения 100-130 С 3. Сушка по указанному в прототипе режиму приводит к деструкции пленки, качественной гидрофобизации нельзя достичь. Указанный способ не позволяет гидрофобизировать мелкогранулированный материал, имеющий пористую поверхность, с насыпной плотностью менее 600 кг/м 3, так как только смолосодержащие пленкообразующие материалы создают защитную пленку на поверхности мелких пор. Задача изобретения - повышение качества гидрофобизированного пористого мелкогранулированного минерального материала за счет использования смолосодержащих гидрофобных добавок. Для достижения поставленной задачи заявляемое изобретение Способ получения гидрофобного мелкогранулированного пористого минерального материала включает следующие общие существенные признаки приготовление сырьевой пульпы, введение в нее гидрофобизатора в количестве 2,5-10,0 от массы твердой фазы пульпы, сушку распылением при температуре материала не более 80 С. По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки в качестве гидрофобизатора используют олифу или нефтеполимерную смолу изменены условия сушки - она осуществляется при распылении пульпы. У прототипа температура сушки материала 100-140 С, в заявляемом способе - не более 80 . Между отличительными признаками и задачей изобретения существует следующая причинно-следственная связь использование олифы или нефтеполимерной смолы позволяет придать гидрофобность пористой поверхности мелких гранул, образующихся при сушке распылением и сохранять низкую насыпную плотность материала. Мелкогранулированный легкий материал имеет лучшие эксплуатационные характеристики чем порошкообразный пылящий материал. Изменение температурного режима сушки по сравнению с прототипом позволяет расширить область применяемых гидрофобизаторов и использовать с этой целью пленкообразующие термочувствительные соединения, содержащие низкокипящие органические компоненты. Для осуществления гидрофобизации смолосодержащими веществами используют олифы оксоль, натуральную, нефтеполимерную, или полимерные смолы, являющиеся основными компонентами пленкообразующих веществ. Выбор граничных параметров обусловлен тем, что добавка гидрофобизатора в количестве меньшем чем 2,5 к массе твердой фазы пульпы не позволяет полностью покрыть поверхность мелких гранул гидрофобной пленкой, а повышение дозировки добавок более 10 не приводит к улучшению качества гидрофобизации и влечет за собой частичное комкование материала из-за слипания частиц при хранении. Это снижает сыпучесть, затрудняет дозирование материала и повышает стоимость продукта. Ограничение температуры нагрева материала - не более 80 С связано с тем, что при более высоких температурах происходит деструкция гидрофобной пленки и снижается гидрофобность материала. Эти выводы подтверждают результаты экспериментов, определения гидрофобности и пористости гидрофобного материала, проведенные по ГОСТ 12784 - 78 Порошок минеральный для асфальтобетонных смесей. Методы испытаний и определение сыпучести по углу естественного откоса материала с различной дозировкой гидрофобизатора. По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию новизна. По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию изобретательский уровень. Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована при получении гидрофобных наполнителей, звуко- и теплоизоляции для гражданского, 2 2847 1 дорожного и промышленного строительства, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию промышленная применимость. Примеры осуществления способа. Пример 1. Готовят сырьевую пульпу из глинистых отходов калийного производства в количестве 100 кг. Содержание твердой фазы в пульпе - 62 кг. В пульпу добавляют 2,5 гидрофобизатора 1,62 кг олифы оксоль. Пульпу перемешивают в течение 1 часа, затем подают на сушку с механическим распылением пульпы. Температура готового продукта на выходе из сушильной камеры 40 С, температура отходящих газов 120 С. Влажность готового продукта 3,8 . Пример 2. Аналогично готовят сырьевую пульпу, куда добавляют 7,0 смолы нефтеполимерной. Сушку ведут по тем же параметрам, температура материала 70-75 С. Пример 3. Готовят сырьевую пульпу, как описано в примере 1. Гидрофобизатор - нефтеполимерная олифа в количестве 10 . Сушку ведут в описанном выше режиме. Температура готового продукта 80 С. Полученные по описанному способу материалы обладают гидрофобностью, сохраняемой в течение 24 часов. Пример 4. По описанному выше способу готовят сырьевую пульпу, куда при перемешивании добавляют нефтеполимерную смолу в количестве 14 от массы твердой фазы пульпы. Температура материала на выходе из сушилки 90 С. Как показали результаты проверки изобретения на опытной технологической линии, включающей оборудование для приготовления и перемешивания пульпы, мембранный насос для перекачивания и распыления пульпы, распылительную сушилку, производительностью 60 кг/ч по готовому продукту, получен гидрофобный мелкогранулированный пористый минеральный материал из глинистого сырья - отхода производства калийных удобрений. Режимные параметры процесса указаны в табл. 1, химический состав сырья в табл. 2, характеристика полученного гидрофобного материала в табл. 3. Таблица 1 Технологические параметры процесса сушки Показатели по известному способу 1 Сырьевая пульпа Плотность, г/см 3 Влажность,Текучесть по методике МХТИ, мм Соотношение твердая фазавода Давление распыления пульпы, МПа Диаметр распылительной форсунки, мм Температурный режим в сушилке Температура теплоносителя, С 1 Температура отходящих газов, С Температура нагрева материала в процессе сушки,С Влажность готового продукта,Режим сушки по предлагаемому способу, опытные партии Анализ свойств материала, полученного согласно примерам 1-4 и по известному способу, свидетельствует, что известный способ не обеспечивает гидрофобности пористого материала. 2847 1 Повышение дозировки смолосодержащего гидрофобизатора (пример 4) и температуры сушки приводит к слипанию частиц, вследствие чего повышается насыпная плотность, а при хранении материал комкуется, теряя сыпучесть. Таблица 2 Химический состав сырья 2 19,9 Гидрофобизаторы олифа-оксоль, олифа нефтеполимерная, смола нефтеполимерная типа пиролен. Таблица 3 Показатели гидрофобизированного порошка, полученного согласно изобретению и известному способу Показатели Гидрофобный материал по известному способу Дозировка гидрофобизатора,к массе твердой фазы пульпы Температура материала в процессе сушки, С Гидрофобность Насыпная плотность, кг/м 3 Пористость,Сыпучесть (угол естеств. откоса) после хранения в течение 30 сут. при отн. влажности воздуха 705 , град. Грансостав Массовая доля частиц размером 0,1 - 0,4 мм,Гидрофобный материал, получен по заявляемому способу,партий Предлагаемый способ может быть осуществлен при соотношении твердой фазы и воды в пульпе 1,00,72- 0,82. В известном способе это соотношение 1,01,0 - 1,5, следовательно, предлагаемый способ экономичнее известного, так как сокращаются затраты тепла на испарение воды и на нагрев материала до 80 С вместо 100 - 140 С по известному способу. Таким образом, заявляемое изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства,так как позволит обеспечить производство нового вида гидрофобного мелкогранулированного минерального материала. Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.