СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМЗИТА
CRUDE MIXTURE FOR MAKING EXPANDED CLAY

Изобретение относится к технологии производства керамзитового гравия и может быть использовано при утилизации осадков сточных вод после биологической очистки.
В процессе получения керамзитового гравия в шихту вводят специальные добавки искусственного происхождения, органического, минерального или органоминерального. Обычно это отходы производства - технический лигносульфат, скоп [1], глицериновый гудрон жировых комбинатов пищевой промышленности [2], глиежи, шахтная порода и органощелочная добавка [3], отходы нефтехимии [4, 5], отходы производства полиэтилена [6], антибиотиков [7] и мясокомбинатов [8].
Применение этих добавок обеспечивает некоторое снижение насыпной плотности керамзита, однако не всегда обеспечивается плотность готового продукта.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является сырьевая смесь, включающая глинистое сырье, активный ил сточных вод и бокситовую добавку [9] (см. патент РФ № 2059582).
Однако указанная смесь не обеспечивает достаточных снижений насыпной плотности и увеличения коэффициента вспучивания гранул.
Достигаемым техническим результатом является снижение насыпной плотности и увеличение коэффициента вспучивания гранул керамзита.
Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления керамзита, включающая глинистое сырье и органоминеральную добавку, содержит в качестве добавок осадок бытовых сточных вод после биологической очистки, предварительно смешанный с отходом углеобогащения в соотношении 1:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Глинистое сырье
94…95
Осадок после биологической очистки бытовых сточных вод, содержащий оксиды железа и углерод
1,5…2,00
Отход углеобогащения
3,5…4,00
2
5
2
Осадок бытовых сточных вод представляет собой смесь осадка из первичных отстойников и активного ила из илоуплотнителя. Осадок бытовых сточных вод содержит, мас.%: органические соединения 57,5, в том числе общий углерод 27; жирные кислоты 2,4; органический азот 1,81; минеральные компоненты 42,5, в том числе минеральный азот (нитратный и аммонийный) 0,29; фосфор общий (PO) 1,3; калий общий (KO) 0,46; железо 78,59; хром 4,92; никель 0,45; кадмий 0,05; медь 2,88; цинк 7,03; марганец 2,96; кобальт 0,07; свинец 1,00.
Отходы углеобогащения содержат, мас.%: углерод остаточный 54,40; оксид алюминия 4,32; оксид кремния 13,44; оксид кальция 6,13; оксид магния 0,41; железо общее 9,79; сера 0,80; фосфор 0,02; нефтепродукты 0,70; остальное вода. Влажность отходов углеобогащения составляет 3,6%, потери при прокаливании - 65,14%. В смеси осадка с отходом углеобогащения в соотношении 1:2 содержание углерода составляет 38,1 %.
Присадка отхода углеобогащения к осадку бытовых сточных вод увеличивает количество твердого углерода в смеси. Смесь глины, осадка и отходов углеобогащения направляется в печь для обжига.
В интервале температур 110…1140°C интенсивно восстанавливается оксид железа.
В результате реакции между оксидом железа и углеродом выделяется оксид углерода, что приводит к высокому давлению внутри закрытых пор и росту их количества, т.е. раздуванию гранулы изнутри с большим эффектом и формированию мелкопористой структуры гранул.
Взаимодействие твердого углерода осадка с оксидом железа происходит по реакции
2
3
3
4
3FeO+C=2FeO+CO
Заявляемый состав сырьевой смеси улучшает свойства керамзита - снижает насыпную плотность, увеличивает коэффициент вспучивания гранул керамзита, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «существенные отличия».
В таблице представлены результаты экспериментальной проверки заявляемого состава в сравнении с прототипом.
Химический состав пробы сырья без осадка удовлетворяет требованиям ОСТ 21-79-88.
По содержанию тонкодисперсных фракций размером менее 1 мм глинистое сырье относится к среднедисперсному (49,64%), по числу пластичности (26,5%) - к высокопластичному сырью, по содержанию оксида алюминия (15,75%) - к группе полукислого, по показателю огнеупорности (1210°C) - к легкоплавкому. Содержание свободного кремнезема (29,20%) и оксида кальция (5,25%) находится на верхнем пределе допустимого стандартом. Подготовка проб с добавками осадка и их испытание осуществлялось по ГОСТ 25264-82. Температура предварительной тепловой подготовки глинистого сырья с добавками осадка составляет 300°C и выдержкой 20 мин.
Из таблицы следует, что сырьевая смесь предлагаемого состава обеспечивает значительное снижение объемной плотности керамзитового гравия и увеличение коэффициента вспучивания. Использование изобретения позволит повысить качество продукта за счет снижения его плотности и увеличения коэффициента вспучивания гранул.
Таблица
Опыт
Состав смеси, мас.%
Показатель керамзита
Глинистое сырье
Осадок
Отход углеобогащения
Плотность гранул, г/см<sup>3</sup>
Коэффициент вспучивания
1
99
0,33
0,67
0,529
3,2
2
98
0,66
1,34
0,495
3,2
3
97
1,00
2,00
0,488
3,3
4
96
1,33
2,67
0,465
3,2
5
95
1,50
3,50
0,440
3,6
6
94
2,00
4,00
0,444
3,7
7
93
2,33
4,67
0,488
3,4
8
92
2,66
5,34
0,495
3,4
9
91
3,00
6,00
0,496
3,3
Прототип
92,8
ил 1,2
Бокситовая добавка 6,00
0,600
3,2