Способ производства высокопрочного гипса с равномерным прогревом
METHOD OF PRODUCING HIGH-STRENGTH GYPSUM WITH UNIFORM HEATING

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а конкретно к способам производства высокопрочного гипса.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения принят способ получения высокопрочного гипсового вяжущего в автоклаве (см. И.А. Передерий а.с. СССР №65713 от 07.04.1938, МПК С04В 11/02), который заключается в том, что природный гипсовый камень дробится на куски размером около 50 мм (фракция от 10 до 50 мм) эта фракция загружается в вертикальные или горизонтальны сосуды (пропарники), затем в пропарник вводится насыщенный пар при давлении, по манометру 0,13 МПа и температуре 124°С, и такое давление поддерживается в течение всего процесса, считая с момента пуска пара и до выпуска его - 6 часов; конденсат удаляется периодически, без понижения давления в пропарнике; после этого пар выпускается и пропаренный гипсовый щебень выгружается из пропарника в среду атмосферы нормального давления; при этом температура гипсового щебеня может снизиться до 40°С в течение 10-15 минут; в течение следующих 15 минут (а всего в течение 30 минут с момента выгрузки из автоклава) гипсовый щебень поступает в сушильный барабан, где температура ее должна поддерживаться около 120°С в течение 2,5 часов.
Недостатком известного способа является то, что он имеет невысокую производительность и невысокое качество гипса.
Обусловлено это тем, что в известном способе пар в автоклав поступает только с верхней части автоклава, и гипсовый щебень обрабатывается не равномерно.
Гипсовый щебень, попадая самотеком в автоклав, укладывается неравномерно: в одних местах он распределяется более плотным слоем, а в других - с образованием пустот. Пар, попадая в автоклав, устремляется в более рыхлые слои гипсового щебеня, где он встречает наименьшее сопротивление, минуя уплотненные слои, которые получают недостаточно тепла. В результате чего верхние слои гипсового щебня пережигаются (превращаются в ангидрит), а нижние - остаются почти не обработанными (остается двуводный гипсовый щебень). В итоге, на выходе из автоклава, вместо полуводного гипсового щебня, получают смесь из: пережженного гипсового щебня (ангидрид), гипсового щебеня заданной прочности (полуводный) и не обработанного щебеня (двуводный). Это снижает прочность и марку конечного продукта.
Технический результат - равномерная обработка паром гипсового щебня, повышение стабильности производства, а также повышение качества и прочности конечного продукта.
Технический результат достигается тем, что в известном способе производства высокопрочного гипса, включающем обработку гипсового щебня в автоклаве при температуре около 124°С в течение 5-7 часов насыщенным паром, поступающим в автоклав по магистрали подачи пара, выгрузку пропаренного щебня в среду атмосферы нормального давления, охлаждение, примерно до 40°С, и сушку в сушильном барабане около 2 часов при температуре 120°С, особенность заключается в том, что подачу пара в автоклав осуществляют по вертикально симметрично расположенным, относительно оси автоклава, трубам с многочисленными разносторонними наклоненными вниз пароотводами, соединенным с магистралью подачи пара, которыми предварительно оснащают автоклав.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен вертикальный автоклав, где приняты следующие обозначения: автоклав 1, магистраль подачи пара 2, паровая труба 3.
На фиг. 2 изображен разрез А-А вертикального автоклава, где показаны: автоклав 1, паровая труба 3.
Магистраль подачи пара 2 подведена к автоклаву 1 с возможностью подачи пара через отверстия, расположенные в верхней его части, к которым присоединены паровые трубы 3. Паровые трубы 3 имеют множество коротких пароотводов, присоединенных к ним под углом, Для предотвращения забивки пароотводов при загрузке автоклава 1 гипсовым щебнем они направленных вниз. Размеры и количество паровых труб 3 и их пароотводов определяют в зависимости от размеров конкретного автоклава и от возможности обеспечения качественной обработки всего объема гипсового щебня, загруженного в него. К примеру, длина паровых труб 3 может быть равной не менее 2/3 длины автоклава 1.
Предложенный способ производства высокопрочного гипса осуществляется следующим образом.
Автоклав 1 оснащают вертикально симметрично расположенными, относительно оси автоклава 1, паровыми трубами 3, которые присоединяют, например, электродуговой сваркой, к магистрали подачи пара 2. После этого дробленый гипсовый щебень загружают в герметически закрывающийся автоклав 1, повышают температуру внутри автоклава 1 до 60-70°С, герметизируют его и создают в нем избыточное давление 0,13 МПа, нагревают дробленый гипсовый щебень до температуры 124°С и в течение 5-7 часов осуществляют баротермальную выдержку, во время которой периодически, по магистрали отвода конденсата (на фигурах не показана), удаляют конденсат. Затем гипсовый щебень выгружают в среду атмосферы нормального давления и через 30 минут, с момента выгрузки из автоклава 1, когда температура гипсового щебеня снизится примерно до 40°С, гипсовый щебень помещают в сушильный барабан, где ее температура поддерживается около 120°С в течение 2 часов.
Избыточное давление в 0,13 МПа и температуру 124°С в автоклаве 1 создают путем подачи насыщенного водяного пара по магистрали подачи пара 2 к паровым трубам 3, который проходя по их многочисленным пароотводам поступает в слои гипсового щебня и насыщает их паром.
При производстве высокопрочного гипса имеет место непостоянство свойств исходного гипсового щебня, таких как влажность и однородность, а также, ввиду ряда причин, неравномерный прогрев и образование пустот при загрузке гипсового щебня в автоклав. Эти факторы не позволяют получать высокопрочный гипс требуемой прочности. Об этом свидетельствуют результаты исследований, проведенных авторами изобретения,
В ходе проведения экспериментов, авторами предложенного способа, осуществлялось наблюдение за изменением количества кристаллизационной воды в гипсовом щебне (фракции 10-60) из разных (по высоте) мест рабочей емкости автоклава, в условиях атмосферного воздействия с течением времени.
Для этого были отобраны образцы гипсового щебня сразу после гидротермальной обработки в автоклаве из 3-х точек, в разгруженной массе в: верхней, средней, и нижней.
Определение содержания кристаллизационной воды измерялось на 3-х этапах: сразу после разгрузки автоклава (исходный показатель), через 15 минут (с момента разгрузки; в условиях атмосферного воздействия) и через 30 минут (с момента разгрузки; в условиях атмосферного воздействия). Данные приведены в таблице, представленной ниже.
Из полученных данных видно, что пропаренный гипсовый щебень не имеет однородности. Так же при выгрузке из автоклава, при отборе образцов, было замечено образование комов из гипсового щебня (уплотнений, образовавшихся в процессе загрузки в автоклав), которые остались не обработанными.
Использование предложенного способа, обеспечивает наиболее качественную обработку гипсового щебня, поскольку позволяет пару проходить через весь обрабатываемый гипсовый щебень от низа до верха, а так же проникает в пустоты, и становится возможным обеспечение требуемых показателей прочности производимого гипса.
Заявленное устройство позволяет обеспечить требуемое значение прочности гипсового щебня в процессе его автоклавирования при изменении характеристик сырья. С применением заявленного устройства стабилизируется процесс автоклавирования, в результате чего повышается качество и прочность готовых изделий и марка конечного продукта.