Способ гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 02,03.81 (21) 3260680/29-33 (1)М.КП. С 04 В 31/44 С 04 В 41/22 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 231182. Бюллетень Мо 43 Дата опубликования описания 23.11.82 Е.Г.Ипполитов, А.С.Латкин, В,Н.Зубец, А.А.Юдакови В.Д.Богданенко(72) Авторыизобретения Институт химии Дальневосточного научного центра .",АН СССРЪ(54) СПОСОБ ГИДРОФОБИЗАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к строительным материалам, а более конкрет но к изготовлению материалов с гидрофобными свойствами.Известен способ гидрофобизации дисперсных материалов, включающий введение гидрофобизатора с температурой 50-70 о С при перемешивании в предварительно подогретую минеральную смесь (щебень, песок, минеральный порошок) и перемешивание в течение 10-20 с1.Недостатком данного способа является низкая температура обработки, при которой с поверхности частиц не может быть удалена пленка физически связанной воды и других соединений, препятствующая адсорбции гидрофобизатора. Кроме того, при низких температурах, обусловленных режимом приготовления асфальтобетонных смесей, гидрофобизатор, как правило, находится в жидкой Фазе, и, следовательно, не может быть равномерно расположен по поверхности частиц обрабатываемого материала. В результате указанных причин процесс гидрофобизации не может быть полным,Наиболее близким к изобретению По технической сущности является способ гидрофобизации поверхностиполидисперсных материалов, включающий разогрев, предварительную термообработку и подачу материала теплоносителем в камеру зоны гидрофобиэации и обработку материала гидрофобизатором в потоке теплоносителя21 .Недостатком известного способаявляется то, что им возможна гидрофобизация только лишь легкого, пористого, сыпучего материала типавспученного перлита, так как разгруэ.ку материала осуцествляют черезверхний патрубок в крышке корпуса.Разгрузка известным способомболее тяжелых материалов ( практически всех порошков и песков) затруднена и связана с резким ухудшением качества обработки,Целью изобретения является возмож.ность обеспечения гидрофобизацииповерхности полидисперсных материалов любого минерального и зерновогосостава.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу гидрофобиэации поверхности полидисперсныхматериалов, включающему разогрев,предварительную термообработку и поф) .дачу материала теплоносителем в ка 9756 7165 меру эоны гидрофобизации и обработ" ку материала гидрофобиэатором в пото. ке теплоносителя, предварительную термообработку и подачу материала осуществляют закрученным потоком теплоносителя, подаваемого в камеру сверху, а обработку производят газо" образным гидрофобиэатором, подаваемым в нижнюю часть камеры.Согласно способу гидрофобизации полидисперсные материала нагревают ,до 400-600 С закрученным потоком теплоносителя в вихревом реакторе с последующим прохождением нагретых материалов через закрученный поток гидрофобиэирующего газа. Газообразный гидрофобиэатор в количестве 0,1- 0,2% (от массы материала) генериру-, ется либо за счет неполного сгорания топлива в пламени Форсунки, либо за счет теплового разложения в отдельной камере битума, дегтя, песка, мазута и т.п. при 300-450 С, когда еще не происходит окисления продуктов тепловой разгонки. Газообразный гидрофобиэатор, содержащий активные вещества, положительно и отрицательно заряженные, сорбируется горячей поверхностью частиц материала, с которой за счет .высокой температуры нагрева удалена пленка физически связанной воды и других соединений. Такил образом обработке можно подвергать материалы с любым зарядом поверхности, на которой эа счет равномерного распределения гидрофобизатора возникает адсорбционный слой, по толщине близкий к идеальному слою Лэнгмюра, т.е. толщина которого составляет одну молекулу.На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.В верхнюю часть вертикальной камеры вихревого реактора через загрузочное отверстие 1 подают минеральный материал, попадающий в зону пламени форсунок 2, расположенных тангенциально и обеспечивающих закручивание потока теплоносителя, в результате чего возрастает интенсивность теплообмена между дисперсной фазой и газовой средой, что ведет к увеличению скорости разогрева материала. В нижней части вертикальной камеры расположена еще одна Форсунка 3, работающая в режиме неполного сгорания топлива, либо подающая специально приготовленный газообразный гидрофобизатор, причем поток гидрофобизатора закручивают сопутно или .встречно по отношению закрученному аэропотоку, идущему из верхней части камеры. Эакручивание потока гидрофобизирующего газа также преследует цель увеличения времени пребывания частиц в гидрофобизирующей среде. При этом осуществляется сорбцияматериала гидрофобизатора горячейповерхностью материала, свободнойот пленок Физически связанной водыи других соединений. Через пережим 45 обработанный материал попадает внакопительный бункер 5,Отработанный теплоноситель удаляют через патрубок б, введенный сверхупо центру камеры на всю длину ее10 цилиндрической частиТаким образом, нагрев материалаи его гидрофобизацию проводят в одном технологическом объеме беэ механического перемешивания, Вследствиеинтенсивного материала и сорбциисвежей поверхностью частиц оптимально диспергированного гидрофобизатора (поверхностно-активного газа) достигается высокая степень гидрофобности обрабатываемого материала.П р и м е.р. Через вихревой реактор закрученными потоками теплоносителя пропускают кварцево-поливошпатный песок при температуре аэросмеси600 С, скорости ввода потоков тепло носителя в камеру 48 м/с и скоростиподачи материала 15 г/мин. Форсункиработают в режиме неполного сгорания,топлива за счет снижения расходавоздуха, После остывания материалполностью гидрофобиэирован. Материал,обработанный таким образом, с течением временине слеживается даже приштабелировании на высоту до 10 м.Капля воды сохраняется на поверхносЗ 5 ти обработанного материала болеедесяти суток. В таблице приведены показателикачества гидрофобизации предлагаемым 4 О способом пыли-уноса Спасского цеМентного завода. Известным способомгидрофобиэация пыли уноса невозможна,Приведенные данные показывают,что даже для такого трудного для об работки порошка, как пыль-унос цементных заводов, качество гидрофобиэации в вихревом аппарате достигается высокое, Порошок обнаруживаеткраевой угол смачивания, характерныйдля высокогидрофобных материалов,обработка не только не вызывает комкование порошка, но даже увеличивает удельную поверхность. При этомтрудность обработки пыли-уноса заключается в наличие высокоактивных 55 искусственных минералов типа свободной извести и клинкерных (цементных).Именно они обесцвечивает растворметилового голубого. Но после обработки вся поверхность частиц заблокирована пленкой гидрофобизатора иобесцвечивания не происходит, чтои говорит о наличие гидрофобной пленки на всех частицах порошка. В аппа-рате по известному способу обработка пыли-уноса невозможны в силу при975671 менения метода обработки в каждой Фазе, а также по способу разгрузки,Обработка перлитового песка по предлагаемому способу дает равномерное покрытие всех частиц пленкой гидрофобиэатора. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключа-. ется в повышении качества обработки До гидрофобизации После гидрофобиэации Показатели Капля впитывается впорошок сразу беэобразования краевыхуглов 120-130 Сразу Не происходит Полное Удельная поверхность,смР/г 4700-5000 4500 Формула изобретения Способ гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов, включаюций разогрев, предварительную термообработку иподачу материала теплоносителя в камеру зоны гидрофобиэации и обработку материала гидрофобизатором в потоке теплоносителя, о тл н ч а ю ш и й с я тем, что, с целью воэможности обеспечения гидрофобизации поверхности полидисперсных материалов любого минерального и зернового состава, предварительную терКраевой угол смачивания,град Скорость впитывания капли воды Обесцвечивание раствораметиленового голубого материала при низких расходах гидро- Фобиэатора, которым может быть практически любое веШество типа битума, дегтя, антраценового масла и т.п., в высокой интенсивности нагрева в 5 экономичном вихревом реакторе иисключении стадии механического перемешивания. Способ пригоден для порошков любого минерального состава и любой степени дисперсности1 О Не впитывается до полного высыхания на материале мообработку и подачу материала осуществляют закрученным потоком. теплоЗ носителя, подаваемого в камеру сверху, а обработку производят газообразным гидрофобизатором, подаваемям в нижнюю часть камеры. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 114751, кл. С 04 В 25/ОО, 1957. 2. Авторское свидетельство СССР Р 722875, кл. С 04 В 31/44, 1976 (про 45 тотип .975671 Составитель М.ХитроТехред Т.фанта Г Реиетни актор Л.Л орр 22/37 Тираж 641 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб.,д. Заказ дпис филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4