Способ подготовки керамической шликерной массы и линия для его осуществления

(5)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ПАТЕНТ(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СКОЙ ШЛИКЕРНОЙ МАСС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в произво ческих иэделий на основе те стического формования, жесткого формования при ш готовке глиняного сырья, Сущ тения: способ наложения электрического поля на шлик изменением его напряженнос до заданной напряженности тельности Е 1Е 2ЕзЕ сное электрическое поле н изменением частоты от 10 линии для подготовки керам керной массы аппарат для о выполнен в виде электрокине ройства и установлен за насос шликера. 2 с.п. и 1 з,п. ф-лы,КЕРАМИЧИ ЛИНИ 3чно-исследовательскрудных полезных иск. Ашмарин, едовательых полезправочник. керамика, С6, с, 290.етельство СС В 22/02, 19 и соверше ологических мических мция, вып, 2, 1981. ствования линий для атериалов. сер. 6. М.: ются невозможность получения на нем керамических иэделий по технологии пластического формования (то есть получение керамической массы с остаточной влажностью 18 - 23 оь), недостаточная прочность получаемой керамики, сильное пылеобразование, высокая энергоемкость,Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу массоподготовки керамического производства является способ получения керамической массы, включающий очистку шликера от механических примесей, обезвоживание шликера сначала в постоянном электрическом поле до достижения влажности, соответствующей нижней границе текучести, а затем - в импульсном с изменением его частоты от(71) Всесоюзный науинститут геологии нпаемых(73) Всесоюзный нский институт геолных ископаемых)ч. 1339106, кл. С 04Коган З.Б. Путоборудования технпроизводства кераОбзорная информаЦНИИТЭСтроймаш Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в производстве керамических иэделий по технологии пластического формования, полусухого и жесткого прессования при шликерной подготовке глиняного сырья,Известны способ и линия для подготовки керамической массы по технологии полусухого прессования со шликерной подготовкой массы, включающий последовательно установленные ящичный подаватель, глиноболтушку. насос, сито, шламбассейн, бункер. конвейер, воздуходувку. распыли- тельную сушилку (1).Недостатками данного способа и линии для подготовки керамической массы являдстве керамихнологии плаполусухого и ликерной подность изобрепостоянного ер проводят с ти от 0,1 Всмв последоваззд, а импульакладывают с до 10 Гц. В ической шлибезвоживания тического устам для подачи 3 ил, 179049910 до 10 Гц 2, Недостатком данного способа подготовки керамической массы является большая энергоемкость процесса,Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является линия цликерной подготовки массы на Обольском заводе керамических блоков. которая включает шаровую мельницу, насос, сито, мембранный насос, пропеллерную мешалку, глиноболтушку, бассейн с пневмоперемешиванием, распылительные сушилки З).Недостатками такого участка массоподготовки являЮтся:1) узкое функциональное назначение, обусловленное получением продукции - керамической массы, пригодной в дальнейшем для переработки лишь по одной технологии полусухого прессования и ограничение таким образом видов исходного используемого сырья и конечной продукции;2) высокое пылеобразование;3) недостаточное ресурсосбережение, связанное с использованием природного газа в распылительных сушилках с высокой удельной энергоемкостью этих сушилок;4) недостаточная прочность получаемой керамики,Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение прочности керамики,Б способе массоподготовки керамического производства, включающем подачу керамического сырья, обезвоживание проводят наложением на шликер постоянного электрического поля, изменяя его напрякенность от 0,1 В/см до заданной напрякенности в последовательности Е 1Е 2Е 1 д, а затем накладывают импульсное электрическое поле с изме 2 5нением частоты от 10 до 10 Гц,Линия подготовки керамической шликерной масськ состоящая из установленных в технологической последовательности ящичного подавателя, шаровой мельницы, глиноболтушки, насоса, сита, бассейна для шликеров, насосов для подачи шликера и аппарата для его обезвоживания, согласно изобретению в качестве последнего используют электрокинетическое устройство. Применение электрокинетического устройства позволяет достичь поставленные цели за счет ряда преимуществ заявляемой линии по сравнению с известной, в которой используется распылительная сушилка, Так совершенно исключается пылеобразование. Ресурсосберекение на данном участке массоподготовкл достигается экономией сырья, электроэнергии, заменой сушки испарением на процесс удаления влаги из шлихера элетроосмосом расход энергии35 40 50 55 его обезвокивания (фиг, 1).Устройство для электрокинетического обезвокивания содержит бункер для шликера 1 с насосом, катод 2, представляющий собой нижнюю ветвь транспортера, лента которого выполнена из электропроводящей перфорированной сетки с горизонтальной рабочей поверхностью, уложенной на перфорированный текстолитовый лист, служащий опорой и изолятором; анод 3,выполненный в виде последовательных цилиндрических роликов из электропроводящего материала, установленных на раме 4 (см, фиг, 2 и 3), каждый из роликов - анодов соединен с индивидуальным источникомпостоянного тока, зазор между катодом 2 и анодом 3 регулируется с помощью винтов 5, к каждому ролику-аноду 3 крепится нож 6 для очистки его от керамической массы, металлическую камеру 7 для сбора жидкости образующейся в процессе обезвоживания керамической массы, расположенную под катодом 2 (лентой транспортера) и приемник керамической массы 8.Линия функционирует следующим образом. на удаление влаги на электрокинетическомустройстве составляет - 1700 кДж/кг, в товремя как при конвективной сушке 5250 -6930 кДж/кг, а в распылительной сушилке5 3470 кДк/кг, исключается использование вкачестве топлива природного газа, расширяется функциональные возмокности участка массоподготовки за счет возможностиприготовления керамической массы влаж"0 ностью в интервале 23-8% в зависимости оттехнологической необходимости и от способа дальнейшего формирования керамических изделий. Повышение прочностикерамики достигается за счет того, что в15 процессе электрокинетического обезвожи вания происходит также химическая активация шликера, обусловленная процессами .химического замещения в структуре кристаллической решетки глины катионами то 20 го же металла, из которого изготовленыаноды электрокинетической установки, атакже процессом подкисления среды в результате электродиализа воды,На фиг, 1 дэна принципиальная технологическая схема линии; на фиг. 2 - электрокинетическое устройство, общий вид; нафиг. 3 - устройство анода электрокинетического устройства, вид сверху.Линия для подготовки керамической30 массы имеет установленные в технологической последовательности ящичный подаватель 1, шаровую мельницу 2, глиноболтушку3, насос 4, сито 5, бассейн для шликера б,насосы 7 для подачл шликера, аппарат 8 дляКомпоненты шихты дозируются в необходимых пропорциях в ящичном подавателе 1, из глины после дробления в шаровой мельнице 2 готовится суспензия в воде влажностью 40 в глиноболтушке 3, с помощью насоса 4 полученный шликер процеживают через сито 5 для удаления включений и подают в бассейн 6, затем с помощью насосов для подачи шликера 7 его подают на электрокинетическое устройство 510 для обезвоживания 8, Полученная после обезвоживания керамическая масса в зависимости от выбранного режима обезвоживания имеет влажность в пределах 23 - 8%, что позволяет использовать ее для приготовления керамических изделий, в том числе кирпича. любым из способов формования - пластическим, полусухим, жестким,Используемое на участке электрокине 15 зом (фиг,2 и 3), влажный шликер подают из бункера 1 на движущуюся ленту-катод 2, как только влажный шликер окажется под первым роликом-анодом 3, на него подают посто 25 янное электрическое поле напряженностью Е 1, далее напряженность последовательно изменяют Е 1Е 2ЕзЕа, начиная от первого до четвертого ролика до достижения величины заданной напряженности 30 Езд, которая определяется эксперимен- тально в зависимости от минерального и химического состава глины. При наложении электрического постоянного поля нэ шликер, начинается электроосмотическое обез-35 воживание глины, которое сопровождается явлением электрофореза - переносом твердых заряженных частиц в электрическом поле. В результате такого процесса положительно заряженные частицы перемещаются к аноду 3. при этом на нем образуется твердая корочка, и чем выше напряженность электрического поля, тем раньше она образуется,Постепенное увеличение напряженности от 0,1 В/см до Езал способствует тому, что при малых величинах напряженности сразу начинается процесс электроосмоса, но не происходит заметного перемещения твердых частиц по направлению к аноду, при этом на аноде не успевает образоваться существенное количество отложений. что способствует уменьшению удельной энергоемкости обезвоживания шликера в постоянном электрическом поле. На последующие пять роликов анода 3 подают импульсное поле с возрастающей по величине частоты 1 от 10 до 10 Гц:Частота импульсного поля возрастает по мере уменьшения влажности керэмиче- СКОЙ МаССЫ ШаГ ИЗМЕНЕНИЯ чЭСГОтц Л 1 ОП 40 45 50 55 тическое устройство для обезвоживания 20шликера функционирует следующим обраределяется экспериментально в зависимости от конкретного вида глинистого сырья впределах 4 10 - 6 10 Гц),П р и м е р. Работоспособность заявляемой линии массоподготовки опробоваласьна образцах глин полиминерального состава различных месторождений, а именно Кощаковского и Арского Татарской АССР иГафуровского Башкирской АССР,Химический состав:1) Глина Кощэковского месторожденияТАССР (эксплуатируется Казанским комбинатом строительных материалов), %:ЯГ 02, : 69,94А 20 з+ Т 10 11,27 - 12,92Г 20 з 5.9СаО+ М 90 3,85КгО+ Ма 20 3,4 - 3,6,2) Глина Арского месторожденияТАССР,:502 70,75;А 20 з 13,83Т 02 0,80РегОз 5,88РеО 0,22МпО 0,08СаО 1,43М 90 1,72МагО 1,60К 20 2,24Р 205 0,10ЯОз0,213) Глина Клыковского месторожденияТАССР, о :Я 02 60,83А 203 10,04Т 102 0,64РегОз 4,06РеО 0,44МпО 0,09СаО 4.94М 90 1,85ЯОз 0,29МагОэ+ К 20 2,05органика 0,24,4) Глина Гафуровского месторожденияТАССР, %:Я 02 54,55А 20 з 13,06ТО 0,82РегОз 5,45ГегОз 0,67СаО 8,24М 90 2,76ЯОз 0,05МагО+ Кго 2,49органика 0,46.Карьерная глина каждого месторождения представлена 6-ю лабораторными и одной полузаводской пробами. Приготовление1790499 5 10 15 20 25 30 45 50 керамической масгы осуществлялось по следующей технологии. Карьерная глина, содержащая вредные твердые карбонатные включения из ящичного подавателя 1 после размалывания в шаровой мельнице 2 для ее роспуска и получения глиняного шликера с .требуемыми свойствами помещается в глиноболтушку 3, затем с помощью насоса 4 тшликер очищается в ситах 5 и поступает в бассейн 6 откуда при помощи насоса 7 нагнетается в бункер злектрокинетического устройства 6. Режим обезвоживания выбирается в зависимости от технологической необходимости: для получения керамической массы влажностью 23-220 на шликер накладывалось сначала постоянное поле напряженностью 0,1-10 Вам, а затем нм. пульсное с частотой 10-10 Гц, для получения керамической массы влажностью 9 - 8 - сначала постоянное электрическое поле с возрастающей напряженностью 0,1-10 В/см, а затем импульсное - с возраставшей частотой 10-10 Гц. Из полученной в каждом2отдельном случае керамичекской массы готовились стандартные образцы - балочки размером 40 х 40 х 160 мм технологии пластического формования и полусухого и жестко.го прессования. Для полусухого и жесткого прессования массу гранулировали, обрабатывали в стержневом смесителе и полученный пресс-порошок прессовали при давлении 30 Мпа, Температура обжига в обоих случаях 1000 С. Формула изобретения 1. Способ подготовки керамической шликерной массы, включающий подачу керамического сырья, его размол, приготовление шликера; очистку от механических примесей и его обезвокивание путем наложения на шликер постоянного электрического поля изменяющейся напряженности с последующим наложением импульсного поля, о т л и ч а ю щ и й с я тем; что, с целью расширения технологических возможностей и повышения прочности керамики, наложение постоянного электрического поля на шликер проводят с изменением его напряженности от 0,1 В/см до заданной напряженности в последовательности ЕЕ 2ЕзЕэал, а импУльсное электрическое поле накла 5 дывают с изменением частоты от 10 до 10 Гц,22. Линия для подготовки керамической шликерной массы, состоящая из установСравнительные данные по механической прочности образцов керамики, полученной на заявляемом унифицированном участке массоподготовки и по традиционной методике, описанной в прототипе, приведены в таблице,Как видно из таблицы, независимо от химического и минерального состава глин различных месторождений и способа формования изделий из керамики переработка глины на заявляемом участке массоподготвоки, включающем установленные в технологической последовательности ящичный подаватель, шаровую мельницу, глиноболтушку, насос, сито, бассейн для шликера, насос для подачи шликера и аппарат для его обезвоживания, электрокинетическое устройство позволяет повысить прочность изделий из керамики, а именно повышает а,ж в 1,3-1,6 раза, о,3 г в 1,4-2,4 раза. Эти повышенные прочностные свойства керамики достигаются при использовании рядовых полиминеральных глин, содержащих значительные карбонатные включения, а зачастую и при использовании некондиционного сырья.Достижение поставленных целей осуществляется благодаря совокупности признаков заявляемых технических решений способа массоподготовки керамического производства и линии для его осуществления, что невозможно осуществить с помощью известных технических решений. ленных в технологической последователь 40 ности ящичного подавателя, шаровой мельницы, глиноболтушки, насоса, сита, бассейна для шликера, насосов для подачи шликера и аппарата для его обезвоживания, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения прочности керамики, аппарат для обезвоживания шликера выполнен в виде электрокинетического устройства и установлен за насосом для подачи шликера,3, Линия поп.2, отличаюьцаяся тем, что электрокинетическое устройство содержит бункер для шликера, ленточный конвейер, катод, анод, выполненный в виде 55 йоследовательности дискретных электродов, каждый из которых соединен с индивидуальным источником постоянного тока,камеру для сбора жидкости и приемник керамической массы со скребками.1790499 Месторождение глиныя из Коша ковскТАССР Клыковск ТАССР Арское ТАССР Гафуровск ТАССРляиз е ошаковскоТАССР АрскоеТАССР ;КлыковскоеТАССР ГафуровскоеТАССР1790499 ь Г оваедактор Т,Куркова орг Корректор Э.Лончаков Заказ 361 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С. 113035, Москва, Ж, Раушская наб 45изводственно издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,Составител Техред М,М Лфиногенентал