СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОТОУПОРНОГО ПОРОШКА
METHOD OF MAKING ACID-PROOF POWDER

Изобретение относится к производству строительных материалов, может быть использовано при изготовлении кислотоупорных порошков для приготовления кислотоупорных замазок на основе жидкого стекла, используемых в качестве вяжущего состава при облицовке поверхностей химической аппаратуры кислотоупорными плитками, кирпичом, блоками, а так же для получения кислотоупорных бетонов и растворов.
01
Известен способ получения кислотоупорного цемента по а.с. №119116, 80b, 3, 1958 на основе силиката с добавкой кислотоупорных заполнителей и кремнефтористого натрия. В качестве силикатного компонента сырьевой смеси применяют порошкообразный кремнийорганический силикат и песок, взятые поровну и подвергнутые помолу при добавке кремнийфтористого натрия. Недостатком является невысокое качество получаемого кислотоупорного цемента.
2
Известен способ изготовления заполнителей, вводимых в легкоплавкую глину по а.с. №718422, С04В 31/20, 1977, в котором для снижения объемной массы заполнителя в качестве добавки в него вводят габбро или пироксенит, или хромит, или корунд, или периклаз, которые предварительно размалывают до удельной поверхности 3200-6000 см/г. Недостатком являются низкие физико-механические свойства получаемого строительного материала.
Известен способ механоактивации и измельчения материалов по патенту на изобретение РФ №2400303, В02С 19/18, 2009. Способ характеризуется тем, что исходное минеральное сырье предварительно высушивают до влажности 1-5% и подают в классификатор для освобождения от нежелательных добавок. Далее смешивают его в смесителе с порошкообразной полимерной добавкой и загружают в мельницу-активатор, подавая в нее ионизированный газ или воздух. Измельчают смесь до готового продукта, направляют в бункер-накопитель или в классификатор. Недостатком является невысокий насыпной вес полученных минеральных частиц, недостаточное качество полученной смеси, необходимость применения ионизаторов для процесса разделения частиц.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран способ эффективного использования в качестве мелкого заполнителя для мелкозернистого бетона отсевов дробления щебня из изверженных пород по патенту РФ на изобретение №2284972, С04В 18/12, 2006. Способ включает разделение отсева горных пород на фракции и подбор оптимального гранулометрического состава. Используют отсев дробления гранита и габбро-диабаза. Подбор осуществляют с получением содержания частиц менее 0,16 мм - 15%. Низкое процентное содержание в готовом продукте частиц указанного размера является существенным недостатком способа. Использование более крупных частиц недопустимо при применении порошка габбро-диабаза в качестве наполнителя кислотоупорного раствора тепловых агрегатов, где к футеровке применяются требования по толщине шва, не превышающей одного миллиметра.
Технический результат заключается в повышении качества получаемого кислотоупорного порошка, в том числе в повышении кислотостойкости.
Технический результат достигается за счет того, что в способе получения кислотоупорного порошка, включающем сушку минерального сырья, помол и обработку в классификаторе, согласно изобретению в качестве минерального сырья используют дробленный габбро-диабаз, частицы одной порции которого разделяют по размеру в классификаторе, частицы с размером свыше 0,16 мм измельчают, смешивают с не измельченной последующей порцией минерального сырья, вновь производят разделение частиц в классификаторе, частицы с размером до 0,16 мм подают в бункер готового продукта.
Технический результат обеспечивается за счет того, что в качестве минерального сырья используют дробленый габбро-диабаз, являющийся смесью порошков горных пород с физико-механическими свойствами, удовлетворяющими требованиям к кислотоупорным материалам. Исследованиями подтверждено наличие высокой кислотостойкости габбро-диабаза. Для определения кислотостойкости были подготовлены пробы доломита и габбро-диабаза в соответствии с ТУ 21-РСФСР-659-88, в качестве контрольного материала был взят кислотоупорный порошок ТУ 14-0577333-01-2005, производитель - ОАО «Первоуральский завод горного оборудования». Результаты определения химического состава и кислотостойкости приведены в таблице.
Таблица
Наименование материала
Содержание химического соединения, %
Кислотостойкость, %
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
SiO<sub>2</sub>
FeO
MgO
CaO
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
HCL
Габбро-диабаз
Проба 1
11,4
51,3
13,5
7,3
9,0
97
85
Проба 2
10,2
50,3
15,8
5,6
8,8
82
86
Проба 3
9,5
47,5
20,7
3.3
7,5
73
80
Проба 4
11,0
49,3
14,0
8,1
8,0
75
83
Доломит
Проба 1
0,9
8,1
0,8
2,2
47,4
10
9
Проба 2
0,9
8,6
0,5
1,6
47,2
13
9
Проба 3
0,9
8,6
0,5
1,7
47,0
27
8
Проба 4
0,7
8,8
0,4
1,0
48,3
15
9
Кислотоупорный порошок по ТУ
7-14
45-70
5-22
7-17
6-22
Не менее 97
Не менее 85
Проведенные исследования показали, что пробы габбро-диабаза удовлетворяют требованиям ТУ к кислотоупорным порошкам. Однако по зерновому составу и влажности исходные образцы сырья доломита и габбро-диабаза не пригодны к использованию без предварительной сушки и помола. Исходное сырье после сушки подают питателем в разгонное устройство, затем в классификатор. Использование питателя позволяет осуществлять подачу сырья дозировано с целью более полной и качественной обработки каждой порции сырья. Использование воздушного классификатора позволяет отделить частицы размером менее 0,16 мм от остальной массы исходного сырья. Данная фракция составляет 15-20% от всего объема сырья. Частицы размером более 0,16 мм после классификатора подают в вибромельницу, проводят помол при непрерывном режиме. Экспериментально определено что, фракцию порошка габбро-диабаза менее 0,16 мм в периодическом режиме работы вибромельницы получить проблематично. Частицы более 1 мм в количестве 5-10% от партии практически не измельчаются при этом режиме. Поэтому частицы первой порции сырья разделяют по размеру в классификаторе, частицы с размером свыше 0,16 мм измельчают, вновь смешивают с не измельченной последующей порцией минерального сырья, вновь производят разделение частиц в классификаторе, частицы с размером до 0,16 мм подают в бункер готового продукта, далее повторяют данный цикл. Такой возврат измельченного сырья, смешивание его с не измельченным сырьем следующей порции и обработка в классификаторе позволяет предварительно перед измельчением следующей порции сырья отделить от нее частицы требуемого размера. Не достаточно измельченные же частицы порции вновь отправляются на вибромельницу после смешивания с последующей порцией сырья. Данный порядок технологических операций позволяет достичь более полного измельчения до необходимого размера частиц габбро-диабаза, что сказывается на повышении кислотостойкости порошка. Двойная обработка одной партии в классификаторе позволяет увеличить количество частиц требуемого размера, направляемых на производство кислотоупорного продукта, и исключить попадание частиц большего размера в бункер готового продукта. Обработка после классификатора воздушного потока, смешанного с частицами габбро-диабаза в циклонной группе, позволяет полностью выделить из потока полученные частицы необходимого размера и осадить их для последующего попадания в бункер готового продукта, обеспечивая при этом необходимый насыпной вес порошка. Приемный бункер, сушилка и бункер готового продукта связаны с рукавными фильтрами. Минеральная пыль, попадая в них, осаждается на фильтрующих элементах и тоже подается в бункер готового продукта, за счет чего несколько повышается удельная поверхность частиц кислотоупорного порошка и его насыпной вес. Данными характеристиками определяется качество продукта.
На фиг. представлена схема процесса получения кислотоупорного порошка.
На схеме показаны автомобиль-самосвал 1, бункер приемный 2, бункер-накопитель 3, бункер готового продукта 4, бункер промежуточный 5, вентиляторы высокого давления 6, 7, дозатор винтовой 8, затвор челюстной 9 бункера готового продукта 4, конвейер винтовой 10, конвейер скребковый трубный 11, классификатор роторный 12, вибромельница 13, шлюзовый питатель 14, сушилка 15, тележка весовая 16, разгонное устройство 17, фильтры рукавные 18, циклонная группа 19.
Способ получения кислотоупорного порошка осуществляют следующим образом.
Исходное сырье - габбро-диабаз фракции от 0 до 5 мм загружают в приемный бункер 2 автомобилем-самосвалом 1 на отметке 0.000 м. При помощи конвейера скребкового трубного 11 сырье подают в элеватор, далее - в бункер-накопитель 3. Из бункера-накопителя 3 сырье винтовым конвейером 6 подают в сушилку 15, где доводят его влажность до 2%, помещают в промежуточный бункер 5. Осуществляют дозированную подачу через шлюзовый питатель 14 исходного сырья из промежуточного бункера 5 в разгонное устройство 17. Включают вентилятор высокого давления 6 и воздушным потоком перемещают сырье в классификатор роторный 12. В классификаторе 12 происходит отделение частиц размером до 0, 16 мм, которые составляют 15-20% от всего объема сырья. Оставшуюся часть сырья помещают в вибромельницу 13, проводят измельчение сырья в течение 10 минут при непрерывном режиме работы мельницы 13. Далее измельченное сырье направляют в разгонное устройство 17, где оно смешивается с не измельченной последующей порцией исходного сырья, и далее - в классификатор роторный 12. После отделения в классификаторе 12 частиц габбро-диабаза размером до 0,16 мм их подают в циклонную группу 19, а более крупные частицы вновь помещают в вибромельницу 13 для измельчения до необходимого размера. Далее повторяют весь цикл, смешивая измельченные частицы с последующей порцией сырья. В процессе помола для принудительного снижения повышенной температуры в рабочей камере вибромельницы 13 применяют водяную систему охлаждения «рубашки» ее корпуса. В циклонной группе 19 происходит выделение минеральных частиц из воздушного потока и их осаждение. Воздушный поток по трубопроводу поступает на вентилятор высокого давления 6. Частицы габбро-диабаза, соответствующие установленным нормам, подают в бункер готового продукта 4. В бункер готового продукта 4 поступают мелкие пылевые частицы габбро-диабаза из фильтров рукавных 18. Очищенный от пыли воздух из фильтров 18 удаляется через вытяжную вентиляцию с помощью вентиляторов высокого давления 7 в атмосферу. Готовый кислотоупорный порошок через затвор челюстной 9 насыпают в упаковочную тару, размещаемую на весовой тележке 16, и отправляют на склад готовой продукции. При осуществлении данного способа может быть использовано следующее оборудование: вентилятор ВВД-5, конвейер скребковый трубный 273 К, классификатор роторный КПРД-1000, мельница вибрационная РВМ-45/010. №1, сушилка шнековая ШЭС-50, фильтр рукавный ФРКН-15. В результате осуществления данного способа получают кислотоупорный порошок с кислотостойкостью в серной кислоте не менее 97% и в соляной - не менее 85%, соответствующий ГОСТу 473.1-81.
Получаемый кислотоупорный порошок используется в качестве одного из компонентов кладочного раствора, применяемого для кладки футеровки магниевого электролизера. Получаемая тонкость помола очень важна для выполнения футеровочной кладки 1-й категории, т.е. толщина шва должна быть не более 1 мм. Порошок должен обладать повышенной адгезией, высокой химической стойкостью, т.к. в процессе электролиза выделяется газообразный хлор и хлористый водород. Состав подвергается воздействию соляной кислоты в сочетании с высокой температурой. Температурное воздействие достигает в данной установке 720°С.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить качество кислотоупорного порошка, его кислотостойкость за счет применения минерального сырья - дробленого габбро-диабаза и за счет применения двойного помола частиц, получаемого при смешивании предыдущей и последующей порций сырья. Изобретение позволяет обеспечить высокие физико-механические показатели, такие как удельная поверхность и насыпной вес, и повысить кислотостойкость и адгезионные свойства готового продукта.