Способ обработки глины

О П И-С-:АИ-".И.Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Сафа Советсина Сфцианистичесннк Республик(5 Ц М. Кл. С 04 В 33/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 250479 В.Г.Александров, К.Э.Горяйнов, М.И.Терновская, В.Я.Сегодина, В.П.Скрипник, П.А,Шумов, С.Н.Вайнберг, С,Д.Гамарник, В.С,Крылов, А .А .Жук и В .Н.Маловичко(72) Авторы изобретения Молдавский научно-,исследовательский и проектноконструкторский институт строительных материалов(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ГЛИНЫ Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий и может быть использовано в керамической промышленности, химическом машиностроении, общем 5 машиностроении, литейном производстве для получения керамических оболочек по удаляемым(моделям, в химическом машиностроении приизготовлении керамических изделий и 30 стеклоэмалировании металлов.Известен способ обработки глины путем введения в глину 25 Ъ-ного водного раствора сульфитно-спиртовой барды в количестве О, 02-1 И(в пересчете на сухое вещество) и кальцинированной соды в количестве 1-3 от веса глины 11 .Недостатком указанного способаявляется невысокое качество глины, Ж получаемой после обработки.Цель изобретения - интенсификация производства силикатов, повышение качества глйны за счет перевода нежелательных соединений в водораст- И воримое состояние и очистка от примесей.Это достигается тем, что в способе обработки глины, используемойпри изготовлении силикатных материа) лов, путем введения жидкого реагента в глину, вводят суспензию живой культуры фсиликатных 1 ф бактерий 8 цс 1 Иц 9,ецсЮфповц 8,5 цЬзР поча: 816- СЕцз штамм Ас титром 0,1- 0,3 млн,клеток/мл в количестве 10- 10 2 м на 1 тонну глины (в пересчете на сухое вещество), затем увлажняют до полной капилярной влажности при 20-30 С и рН 6,5-7,6, выдерживают в течение 1-50 суток, после чего промывают водой.Штамм Афсиликатных бактерий Вас 1 Ицв, пцсйоупоэцэ. вцЬзр. пса: ВИ 1 сецэ ."находится в коллек- ции Ленинградского Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственной микробиологии. Порядковый номер штамма 27. Индексация штамма осуществлена по начальной букве фамилии авТора А - доктора сельскохозяйственных наук, про-. фессора Александрова В.Г.препарат Верст Ицэ, щцс( Сафпозцб, . ЭцЬЗр ПоЧО: 81 ЙСЕц 5 штамм Апредназначался в качестве бактериального удобрения для повышения плодородия почв и увеличения урожая сельскохозяйственных культур. Используется в вкде бактериального удобрения с разрешения Одесской Госинспекции МСХ СССР с 1964 года на полях колхоэон и совхозов Одесской области.Препарат ВССИОВ. тос 1 Гсцу 100509.ВОЬэр ночо:816 сеол штамм Аготонят следующим образом,5Колбу заполняют теплой кипяченойводой с температурой 25-35 С н количестве 10 смЗ и питательной сольюн количестве;0,04 г, 10Питательная соль содержит стекла27+3, прокаленного при 800 С нтечение 2 ч, мела 2+0,3, натрияФосФорнокислого двухосновного 55+5,магния сернокислого 13+1, железа 15хлорного (1-ного раствора) 0,14 +0,01 .Питательную соль готовят путемизмельчения стекла с прокаленныммелом до пудрового состояния, поочередного внесения и промежуточногора"тирания компонентов, содержашихжелезо, магний и натрий. В ту жеколбу вносят 0,02+0,001 г сухогопрепарата ВОс 1 СЕоэ п(.1 э 1 ГОюоэОэ,эоЬях.почО: э 11 сеоэ штамм А,Содержимое взбалтывают, колбу плотно закрывают ватной пробкой, термостатируют при 25-30 С в течение 72 ч, разбавляют 1 л теплой кипяченой воды с температурой 25-30 С и добавляют 4,2 г питательной соли, аналогично закупоривают и ныдерживают при тех же режимах в термостате.35В дальнейшем проверяют титр приготовленного препарата глубинным посевом на питательную среду А. Титр должен быть не менее 0,1-0,3 млнх штук живой культуры силикатных"ф 40 бактерий, штамм Аи 1 мл.Питательную среду Априготовляют из нескольких компонентов в определенной пропорции: 100+5 г дистиллированной воды, 2+О 5 г агар - ага 45 ра, 0,5+9,2 г днухоснонного ФосФорнокислого натрия, 0,05+0,01 г серно- кислого магния, 0,1 - +0,05 г толченого стекла и 0,01+0,005 г прокаленногомела.Жидкий препарат силикатных"50 бактерий, проникая н микротрещины, адсорбируясь глинистыми частицами, создает за счет жизнедеятельности бактерий прослойки, понижающие силу притяжения твердых частиц и увели чиваюшие пластичность глин.Разрушая структуру породы, бактерии унеличинают сеть микротрещин, ускоряя тем самым процесс тонкого измельчения, а, следонательно, умень шая расход энергии при механическом измельчении.При расщеплении глинистых минералон силикатные бактерии переводят в растворимое состояние содержашиеся в виде примесей преимущественно соединениякальция, калия, железа, титана, кремния, что способствует обогаШению глин, а также алюминий, содержацийся в кристаллической решетке.В результате обработки глин жидким препаратом живой культуры ВдС 1 ГЬээ. пиебсигпонсэ,эцЬэр погася: БЕ 1 селзэштамм А - 2 7 наблюдает сл повышениестепени ди сперсност и глини стыхчастиц, снижается теь эратура спекания, повышаются Физико-механические свойства глин,П р и м е р 1. В металлическийбункер иэ нержавеющей стали, снабженный дренажной решеткой с номожностью сбора и транспортировки дренажной суспензии, загружают глинув количестве 2,0 т, замачивают жидким препаратом силикатных бактерийштамм Аглубинным инъектированием э шахматном порядке по объемубункера с шагом инъектирования 0,3 мпо глубине бункера и поверхностиглиняной массы.Раствор жидкого препарата силикатных бактерий готовят следующимобразом. В металлическую емкостьпомещают 10м-жидкого препаратасиликатных бактерий - штамм А и ра э бавляют 2, 5 1 0 мводы, тщательно перемешивают и выдерживают при 25-30 С н течение 3 ч. Выдержку обработанной глины осуге;стнляют н течение 72 ч с последующей промывкой водопроводной водойн количестве 200 л и повторнойинъекцией указанным препаратом втех же пропорциях.Температура в бункере поддерживаетсл на уровне 20-25 С, рН6,5-7,6,Промывочные воды при необходимости возвращают в бункер или используют для обработки последуюших порций сырья.Обшая длительность нахожденияглины н бункере составляет 30 сут,н течение этого времени осущестнляют до 10 промывочных и водных инъектировочных операций, после чего глинаподается в производство.Применение в качестве одного иэ компонентов цементной смеси глины, обработанной указанным способом, позволяет на 5-10 сократить длительность тепловой обработки.Использование для производства цементного клинкера глины, обработанной жидким препаратом силикатных бактерий, обеспечивает по сравнению с известным способом следуюшие преимуШестна (см. табл. 1): смещается температура начала дегидратации глины н область более низких температур; сокрашается длительность процесса дегидратации; уменьшается дисперсность частиц; происходит акти658112 вация поверхности зерен, что в совокупности сокращает продолжительость термической обработки на 5-10.П р и м е р 2. В металлическийбункер из нержавеющей стали, снабженный дренажной решеткой с возможностью сбора и транспортировки дренажной. суспензии, загружают глинув количестве 2,0 т, при исходнойвлажности 5,5, замачивают жидкимпрепаратом живой культуры фсиликатныхбактерий Вос 1 Ицз. пнсЖррпоЗоз.боЬзР. почь: у 81 СЕоэ штамм А глубинным инъектированием в шахматном порядке по объему бункера с шагом инъектирования 0,3 м по глубине бункера и поверхности глиняноймассы в количестве 10 по отношению к весу дисперсной Фазы прирН 6,8-7,2, температуре помещения20-25 С, со степенью разведенияжидкого препарата водопроводнойводой 1:2. Выдержку обработанной керамической массы осуществляют в течение 72 ч с последующей промывкой во- допроводной водой в количестве 200 л и повторной инъекцией указанным препаратом в тех же пропорциях. Таблица 1 16 ель/г оверхность 53,8 28,2 29,9 33,ичностигу Число пла по Аттерб Васильеву,6 15,3 17,5 18,8 2190 24,2 26,5 27,3 2 Прочность при изгибвоздушно-сухихгобразцов, кг/см 8 30 68 71 74 3 125 128 130 133 139 142 1 20 1 С до 2ния Спекание, водопогло 50 1050 105 Прочност кг/см и при 1100 ри иэги е обжиг 33 933 935 939 945 950 958 962 9 70 975 суточной инкубации (рН 7,0; капиллярн 65 Т 25 о С) . В табл. 2 показано изменениевойств глины в эависимости от смеяемости жидкого препарата при тре:менам Вла 1 Оемкость Прочность при изгибе,высушенных при 100 С,образцов, кг/см Изменение свойств глины в процессе обработки ее препараъэм ффсиликатныхф бактерий показано а табл,1.Из приведенных в табл.1. данныхвидно, что при рН меньше 6,5 и больше 7,6 процесс расщепления глинис тых минералов сильно замедляетсяиз-за резкого уменьшения титра фсиликатныхф бактерий - штамм А,поэтому проводить процесс при других значениях рН экономически невыр годно.В этом случае требуется подкисление или подщелачивание среды до требуемых значений рН.Кроме того,привлажности меньше 10 и больше 60 полной капиллярной влагоемкости процессрасщепления алюг силикатов глин сильно замедляется, также влияет и температура ниже 20 С и выше 30 С.Оптимальные условия для обработки глины силикатными бактериямиштамм Аследующие: температура ф 251 С, рН 7 О, влажность 60 от полной капиллярной влагоемкости (Ф),В табл. 1 показано изменениесвойств глины в зависимости от сменяемости жидкого препарата при трех Г суточной инкубации между сменами658112 8Таблица 2 еняемость жидкого препарата, раз Свойства гли удельная поверхносм /г 3,239,4 47,Я 52 55,3 53,б 4 ь,4 4 Число пластичностипо Аттербергу-Васильеву 2 14,615,2 21,0 23 2 25 6,4 27 1 30,2 ри изгибхихЕГГ/СМ 89 80 8 98 9 Прочность при изгибевысушенных при 110 С,образцов, кг/см 120 122 125 129 134 140 46 148 149 1 Спекание, С д водопоглошения 50 1048 0401035 1020 1005 9 0 970 975 970 згибе обжиг Прочность при КГ/ СМГГОСЛ Гри 1100 С 33 935 940 949 959 961 9 979 9 В табл. 3 посвойств глины вняемости жидкого ано изменение висимосте От срепарата при т Г а б л и ц мость жицкого препар Свойства глины ельная повесть, м 2,г 28 6,6 51,2 52,4 5 0,1 34,ичностигу-Ва 14,2 14,5 14,исло пла о Аттерб ильеву 4,5 25,3 26 28,6 29,21 и изгисухих/см Прочность бе воздуш образцов,7 бб 7 3 95 при изгиных приазцов,120 122 124 Прочность бе высушен 110 С, обр сг /см 40 143 Е 46 147 6 13 екание, С до 2 о допоглощения 1050 10451035 1030 при изги после о100 С 955 960 964 969 9 933 934 рочность оздушнобразцов,Прочностбе, кг/с жига пои суточ(рН 760 Ъ й инкубации между сменами капиллярная влагоемкость 15 С),20 1010 1000 990 980 96581 т,р 10 В табл. 4 показано изменение свойстВ Глины В зависимОсти От сменяемости жидкого препарата при трехсуточной инкубации между сменами(рН - 7,6; капиллярная влагоемкость60%; Т -25 О С) . Таблица 4 ость жидкого препарата, раз Свойства глины ельная поверхность г р 034 р." 40,2 43,144,6 43,2 42, 1 40 р 4 38,3 38 р 0 28,исло пластичкост о Аттербергу-Ва- ИЛЬЕВУ 24,4 24,2 14,214,5 16,8 19,321,822 рочность приоздушно-сухихов, кг/см 2 Прочность при изгибе высушенных при 110"С образцов, кг/см 2 20 120 121 122 124 126 132 133 13 нер С Д глощеки я 50 10501045 1040 1035 1025 1010 1000 990 Прочность при и кг/смр После о при 1100 С гибе ига 33 934 935 938 942 950 953 956 959 96 В табл 5 исвойств глины1 ЯЕМОСТИ ЖИДКО сазако измененизависимости от смепрепарата пр а б л 1 а мость жидкого препарата, раз Свойства гли 6 1 удепьная поверхкостм 2/г 3 35,6 41,144 р 2 45,5 4 Е 2,сло пластичкостр Аттербеогу-Ва 24,5 24 рй 24,9 7,320,422,5 4, 14,ЛЬЕВ Прочность при изгиб воздушно-сухих обра цов р кг/см8 7 67 67 69 9 очность при изгибе сушенных при 110 Со разцов, кг/см 2 ) 2 23 123 128 120 пекакие ОС доОДОПОГЛОШЕНИЯ 50 1.050 10451040110351020 1005 990 985 980 98 ПрочкОсть кг/см , по при 1100 С ри изгибеле обжига93 4 936 939 945 964 96 56 Спека Родоп ибе разуточно (рЕ 1 - 6 60, Т инкубации межт 1 У сменами5; капиллярная Рр;-гпемкость С).В табл. 6 показано изменение свойств глины в зависимости от сменяемости жидкого препарата при трех" Удельная поверхность Р/г 28,2 29,0 31,334,1 36,9 41,245,6 50,1 53,1 54,5 55,1 14,2 14,4 14,915,6 16,3 17,218,0 19,321,1 23,5 25,2 Ь Прочность при изгибевоздушно-сухих образцов, кг/см т 67 67 68 70 72 75 77 80 84 88 91 Прочность при изгибевысушенных при 110 СобРазцов, кг/см120 121 24 127 130 136 141 145 147 148 149 Спекание, С до 2водопоглощния 1050 1050 1045 10401035 1025 1015 1000 990 985 980 Прочность при изгибекг/см , после обжига при 1100 С . 933 934 936 941 948 955 961 967 972975 978 В табл. 7 показано изменение суточной инкубации между сменайисвойств глины в зависимостиот сме- (рН; капиллярная влагоемкостьняемости жидкого препарата при трех 10; ТОС),.Таблица 7 Сменяемость жидкого препарата, раэ Свойства;гЛины Контроль 0 10 18 16 12 Удельная поверхность,м /г 28,2 28,5 29,2 31,4 33,335,5 37,8 39,0 41,0 42,244,3 Число пластичности по Ъттербергу-Ва" сильеву 14,2 14, 3 14, 6 15 1 15, 9 16,9 17, 3 18,7 29, 1 30, 3 20, 5 Прочностьпри изгибевоздушно-сухих образцов, кг/см67 67 68 69 71 73 75 78 82 86 90 Прочность при изгибе высушенных при 110 С образцов, кг/см120 121 123 125 128 131 135 139 143 147 149 Спекание, фС до 2водопоглощения 1050 1050 1045 1040 10351025 1020 1010 1000 990 980 Прочность при изгибе,кг/смф, после обжига при 11.00 С 933 934 935 939 942 948 954 960 968 971 976 Число пластичностиАттербергу-Васильеву 658112суточной инкубации между сменами55 60 65 Л р и ме р 3. В четыре металлических бункера, снабженных дренажной решеткой с возможн стью сбора и транспортировки дренажной суспензии, загружают глину с влажностью 8 н количестве 1.,0 т(в пересчете на сухое вещество) в каждый и замачинают ее: в нервом бункере 1,413 м водной суспенэии, в которой содержится 110мжиной культуры силикатных бактерий-штамм Ас титром 0,3 млн штук/мл до влажности 60; во втором бункере 1,413 м водной суспензии, в которой содержится 0,8 10 мэживой культуры силикатных бактерий штамм Ас титром 0,3 млн штук/мл до влажности 60;н третий бункер - 1,413 мэ водной суспензии,в которой содержится 0,5 м живой культуры силикатных бактерий-штамм Ас титром 0,3 млн штук/мл до влажносЭ ти 60; в четвертый бункер - 1,413 м препарата живой культуры силикатных бактерий -штамм А(беэ разведения водой) с титром 03 млн штук/мл.Температура в бункерах поддерживается 25-30 С, рН 7,2+1, Ллительность выдержки полученной глинистой массы состанляет 50 суток. Изменение свойств глины в бункерах при обработке ее препаратом силикатных бактерий штамм Апоказано в табл,2.Из приведенных в табл. 2 данных видно,что наиболее оптимальным является обработка глины жидким препаратом силикатных бактерий без разбанления водой, однако это экономически нецелесообразно, Минимальное количество препарата силикатныхф бактерий, которое практически целесообразно ввести в глину, равно 10м 3/тонну. Ниже этой величины процесс расщепления глины сильно замедляется из-за длительности процесса инкубации.П р и м е р 4. В три металлических бункера загружают глину с влажностью 8 н количестве по 1,0 т в каждый ( в пересчете на сухое вещестно), и замачинают ,413 м водной суспензии жидкого препарата силикатных бактерий-штамм Адо влажности 60, Титр применяемого жидкого препарата силикатных бактерий в первом бункере - 0,05 млн клетокмл, во втором - 0,1 млц клеток/мл, в третьем - 0,3 млн клеток/мл. Температура н бункерах поддерживается 25-30 С, рН - 7,Л, Длительностьо Финкубировация 50 сут. Изменение свойств глины в зависимости от титра применяемого жидкого препарата живой культуры силикатных бактерий показано в табл. 3.Из приведенных в табл.З данныхвидно, что максимальный эект расщепления обеспечивает применение расширение сырьевой базы, т.е, использование малоцецных глин после их обработки силикатными бактериями для производства иэ цих изделий тонкой керамики;сокращение сроков механической обработки сырья ца 15-25;Зувеличение прочности при сжатииготовых изделий на 45-80;увеличение прочности при изгибеготовых изделий ца 10-25,658112 16"с титром - 0,3 млн клеток/млпри рН 7,2 й 1, Т - 25-30 Си длительности инкубирования50 сут. Таблица 8 Свойства глины 33,4 29,9 50,6 54,8 28,2 14,2 25,6 28,3 14 у 2 14,4 74,0 70,0 89,0 97,0 67,0 129,0 125,0 138,0 147,0 120,0 1050,0 1045,0 1050,0 1000,0 960,0 939,0 9350961,0 974,0 933,0 туры силикатных бактерий-штаммА"27 при рН 7,2 ф 1, Т - 25-30 С и длительности инкубирования 50 сут,В табл. 9 показано изменение свойств глины в зависимости от титра применяемой суспенэии живой куль Таблица 9 38,4 9 54,8 Удельная прочность ттерберг Число пластич Васильеву,8 28,3 Прочность и сухих Образ воздушно 2 эгибе кг/с 4,Прочность при изги при 110 С образцо высушенныкг/см4,0 147,0 12 Спекание, Сщения" водопогло 965,0 96 105 Прочность при обжига при 11 послесм зги фс,. 945,0 970,0 974 933,0 В табл. 8 показано изменение свойств глины в зависимости от количества суспенэии живой культуры ффсиликатны 1 бактерий-штамм АУдельная поверхность, м /г2 Число пластичности по АттербергуВасильеву Прочность при изгибе воздушно"сухих образцов, кг/см Прочность при изгибе высушенныхпри 110 С образцов, кг/смСпекание, С до 2 Ъ водопоглощенияПрочность при 1 изгибе, послеобжига при 110 О С, кг/см В табл 10 п химического сос каолина при обр зией живой куль казано изменение ава Просяновского ботке, его суспенуры силикатных Конт оль Б нкер Бункер Б нкер Бунке актерий-штамм Апри рН - - 25"30 С, титре 0,3 млн к оличестве смен 15, с трехс нкубацией между сменами./контроль/ 46,08 37,83 1,02 0,70 0,48 0,12 0,31 0,02 13,42 Каолин, обработанныйфсиликатными бактер А45 60 37 11 0,41 0,30 0,16 0,61 ОюО Формула изобретения Составитель Л.ГостеловаТехоед Я. Бабурка " КорректорМ ПожрТираж 701 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений И открытий113035 Москва, ЖРаушская наб. д.45Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 Ре акто А.Морозова Б РЗаказ 1980/20 Способ обработки глины, используемой при изготовлении силикатных материалов, путем введения жидкого реагента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации производства силикатов, повышения качества глины за счет перевода нежелательных соединений в водорастворимое со .тояние и очистки от примесей, в глину вводятсуспензию живой культурыф силикатныхбактерий Вас 1 Иоэ,15 щцсборпозоз,вебер нома: вСсеоз "штамм Ас титром 0,1-0, 3 млн .клеток/мл в количестве 10 - 10 2 м на1 тонну глины ( в пересчете на сухоевещество), затем увлажняют до под ной капилярной влажности при 20-30 Си рК б,з,6, выдерживают в течение1-50 сут, после счего промывают водой.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 299492, кл. С 04 В 33/04, 1969,