RU2162065C1

RU2162065C1 - Raw organomineral mix and method of preparation thereof

Info

Publication number: RU2162065C1
Application number: RU99113781A
Authority: RU
Inventors: А.В. Артюшин; В.С. Бочаров
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2001-01-20

Abstract

FIELD: building materials industry, more particularly preparation of mortar mix and mastic. SUBSTANCE: organomineral mix comprises, wt %: mineral material, 87-98; and organic binder, the balance. Amount of organic binder is determined according to formula:

wherein B is content of organic binder in raw organomineral mix, %: k₁ is coefficient allowing for viscosity of organic binder; k₂ is coefficient allowing for effect of grain size of fraction and nature of mineral material on specific surface value; k₃ is coefficient allowing for effect of grain size of fraction and nature of mineral material on thickness of structural layer of organic binder, γ_б is density of organic binder, g/cubic cm; n is number of mineral material fractions; Si is specific density of grains of i- fraction of lime material, sq.m/kg; P_i is content of i-fraction of mineral material in mix, %; δ_i is thickness of film of organic binder structured on grains of i-fraction of lime material. In order to organomineral mix, components thereof are heated to operating temperatures, dosed mineral material is filled onto crushing end stirring device, e.g. ball mill, treated for some time, and specific surface of mineral material is determined. Desired amount of organic binder is calculated according to the formula as given above, the latter is filled into crushing and stirring device, and treatment of mix is continued. Specific surface of mineral material is once again determined, desired amount of binder is calculated according to the formula as given above and it is added instead of one added earlier. Specific surface of mineral material and addition thereof to binder mix are periodically controlled to desired size of organomineral mix. EFFECT: lower storage, transportation and discharge costs due to elimination of adhesion of mineral grains o organomineral mixture. 3 cl, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано для приготовления строительных смесей. The invention relates to the production of building materials and can be used for the preparation of building mixtures.

Известна органоминеральная смесь и способ ее приготовления [1], включающая, мас.%:
органическое вяжущее - 3...6
крупный заполнитель фракции 5...15 мм - 1...50
мелкий заполнитель фракции 0,315...3 мм - 23...70
минеральный порошок - 22...29
в которой в качестве крупного и мелкого заполнителей содержится шлам глиноземного производства или зола от сжигания сланца-кукерсита. Указанную органоминеральную смесь готовят следующим образом. В лабораторную шаровую мельницу сухого помола загружают известняк и разогретое органическое вяжущее, после помола в течение одного часа смесь выгружают и смешивают с нефелиновым шламом или золой и щебнем шламовых полей при разогреве смеси до 110... 120^oC.Known organic-mineral mixture and method of its preparation [1], including, wt.%:
organic binder - 3 ... 6
coarse aggregate fraction 5 ... 15 mm - 1 ... 50
fine aggregate fraction 0.315 ... 3 mm - 23 ... 70
mineral powder - 22 ... 29
in which, as coarse and fine aggregates, sludge from alumina production or ash from the burning of oil shale is contained. The specified organic-mineral mixture is prepared as follows. Limestone and a heated organic binder are loaded into a laboratory ball mill of dry grinding, after grinding for one hour, the mixture is unloaded and mixed with nepheline sludge or ash and crushed stone of sludge fields when the mixture is heated to 110 ... 120 ^o C.

Недостатками указанной смеси являются невозможность длительного транспортирования (хранения) и большие затраты времени на приготовление. The disadvantages of this mixture are the inability to transport (storage) for a long time and the time it takes to prepare.

Известна органоминеральная смесь [2], включающая, мас.%:
кубовый остаток колонны 4-аминодифелина
при производстве диафена - 8...10
минеральный порошок - 5...12
высевки - 27...58
щебень - остальное
Недостатками указанной смеси являются: ограничение длительности транспортирования и невозможность его осуществления при отрицательной температуре.Known organomineral mixture [2], including, wt.%:
VAT residue of a 4-aminodipheline column
in the manufacture of diaphen - 8 ... 10
mineral powder - 5 ... 12
seeding - 27 ... 58
crushed stone - the rest
The disadvantages of this mixture are: limitation of the duration of transportation and the impossibility of its implementation at low temperatures.

Известен способ приготовления органоминеральной смеси [3], в соответствии с которым органическое вяжущее (битум, или асфальтит, или нефтеполимерную смолу) измельчают, пластификатор нагревают до 60...70^oC, минеральный наполнитель - до 180...200^oC и все перемешивают.A known method of preparing an organic-mineral mixture [3], according to which an organic binder (bitumen, or asphaltite, or petroleum resin) is crushed, the plasticizer is heated to 60 ... 70 ^o C, the mineral filler to 180 ... 200 ^o C and all mix.

Недостатками указанного способа являются: отсутствие контроля состава смеси, слипание минеральных частиц готовой смеси. The disadvantages of this method are: lack of control of the composition of the mixture, the sticking of mineral particles of the finished mixture.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижении затрат на хранение, транспортировку и разгрузку за счет исключения слипания минеральных зерен органоминеральной смеси. The problem to which the invention is directed, is to reduce the cost of storage, transportation and unloading by eliminating the sticking of mineral grains of the organomineral mixture.

Поставленная задача достигается тем, что сырьевая органоминеральная смесь включает минеральный материал и органическое вяжущее только в структурированном состоянии, когда оно адсорбировано на поверхности минерального материала, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
минеральный материал - 87-98
органическое вяжущее - остальное
при этом количество органического вяжущего определяют по формуле:

где Б - содержание органического вяжущего в сырьевой органоминеральной смеси,%;
k₁ - коэффициент, учитывающий вязкость органического вяжущего;
k₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера зерен фракции и природы минерального материала на величину удельной поверхности;
k₃ - коэффициент, учитывающий влияние размера зерен фракции и природы минерального материала на толщину структурного слоя органического вяжущего;
γ_б - плотность органического вяжущего, г/см³;
n - число фракций минерального материала;
S_i - удельная плотность зерен i-й фракции известнякового материала, м²/кг;
P_i - содержание i-й фракции минерального материала в смеси, %;
δ_i - толщина пленки органического вяжущего, структурированного на зернах i-й фракции известнякового материала.The problem is achieved in that the raw material-organic mixture includes mineral material and an organic binder only in a structured state, when it is adsorbed on the surface of the mineral material, in the following ratio of components, wt.%:
mineral material - 87-98
organic binder - rest
the amount of organic binder is determined by the formula:

where B is the content of the organic binder in the raw material-organic mixture,%;
k ₁ - coefficient taking into account the viscosity of the organic binder;
k ₂ - coefficient taking into account the influence of the grain size of the fraction and the nature of the mineral material on the specific surface area;
k ₃ - coefficient taking into account the influence of the grain size of the fraction and the nature of the mineral material on the thickness of the structural layer of an organic binder;
γ _b - the density of the organic binder, g / cm ³ ;
n is the number of fractions of the mineral material;
S _i - specific density of grains of the i-th fraction of limestone material, m ² / kg;
P _i - the content of the i-th fraction of mineral material in the mixture,%;
δ _i - film thickness of an organic binder, structured on the grains of the i-th fraction of limestone material.

Способ приготовления сырьевой органоминеральной смеси для приготовления строительных смесей и мастик, включает нагрев компонентов смеси, их дозирование, перемешивание и одновременное измельчение минеральных материалов, в процессе которого периодически измеряют удельную поверхность измельченного материала, определяют требуемое количество органического вяжущего по ранее приведенной формуле и вводят его в смесь за вычетом количества вяжущего, введенного в смесь ранее до последнего измерения удельной поверхности, т.е. только для обработки новой поверхности минерального материала, образовавшейся на последней стадии измельчения. A method of preparing a raw organo-mineral mixture for the preparation of building mixtures and mastics includes heating the components of the mixture, dosing, mixing and grinding mineral materials at the same time, during which the specific surface of the crushed material is periodically measured, the required amount of organic binder is determined according to the previously given formula and introduced into the mixture minus the amount of binder introduced into the mixture before the last measurement of the specific surface, i.e. only for processing a new surface of mineral material formed at the last grinding stage.

Частицы известняка в зависимости от размера имеют следующую удельную поверхность, м²/кг:
менее 0,071 мм - 500
0,071...0,14 мм - 70
0,14...0,315 мм - 25
0,315...0,63 мм - 13
0,63...1,25 мм - 6
1,25...3 мм - 3,5
3...5 мм - 1,6
5...10 мм - 0,71
10...15 мм - 0,40
15...25 мм - 0,31
Для зерен гранита фракции менее 0,071 мм коэффициент учета влияния размера зерен и природы минерального материала k₂ = 0,58; для фракций крупностью до 25 мм - k₂ = 1,06. Для зерен кварца фракции менее 0,071 мм - k₂ = 0,38; для других фракций крупностью до 5 мм - k₂ = 0,66.Limestone particles, depending on size, have the following specific surface area, m ² / kg:
less than 0,071 mm - 500
0.071 ... 0.14 mm - 70
0.14 ... 0.315 mm - 25
0.315 ... 0.63 mm - 13
0.63 ... 1.25 mm - 6
1.25 ... 3 mm - 3.5
3 ... 5 mm - 1.6
5 ... 10 mm - 0.71
10 ... 15 mm - 0.40
15 ... 25 mm - 0.31
For granite grains of fraction less than 0.071 mm, the coefficient of accounting for the influence of grain size and the nature of the mineral material k ₂ = 0.58; for fractions with a particle size of up to 25 mm - k ₂ = 1.06. For quartz grains of fraction less than 0.071 mm - k ₂ = 0.38; for other fractions with a particle size of up to 5 mm, k ₂ = 0.66.

Частицы известняка в зависимости от размера структурируют органическое вяжущее, например, битум, слоем следующей толщины, мкм:
менее 0,071 мм - 0,26
0,071...0,14 мм - 1,07
0,14...0,315 мм - 1,21
0,315...0,63 мм - 1,30
0,63...1,25 мм - 1,51
1,25...3 мм - 1,74
3...5 мм - 2,39
5...10 мм - 3,16
10...15 мм - 3,30
15...20 мм - 3,45
20...25 мм - 3,49
Для зерен гранита фракций размером менее 0,071 мм и размером от 0,071 до 3 мм коэффициент учета влияния размера зерен и природы минерального материала на толщину структурированной пленки битума k₃ = 0,84...0,97, при этом большое значение коэффициента соответствует фракции меньшего размера; для фракции размером от 3 до 25 мм - k₃ = 1,19. Для зерен кварца фракций размером менее 0,071 мм и размером от 0,071 до 10 мм - k₃ = 0,7...0,85, при этом большее значение коэффициента соответствует фракции меньшего размера.Limestone particles, depending on size, structure an organic binder, for example, bitumen, with a layer of the following thickness, microns:
less than 0.071 mm - 0.26
0.071 ... 0.14 mm - 1.07
0.14 ... 0.315 mm - 1.21
0.315 ... 0.63 mm - 1.30
0.63 ... 1.25 mm - 1.51
1.25 ... 3 mm - 1.74
3 ... 5 mm - 2.39
5 ... 10 mm - 3.16
10 ... 15 mm - 3.30
15 ... 20 mm - 3.45
20 ... 25 mm - 3.49
For granite grains of fractions less than 0.071 mm in size and from 0.071 to 3 mm in size, the coefficient of taking into account the effect of grain size and the nature of the mineral material on the thickness of the structured bitumen film is k ₃ = 0.84 ... 0.97, while a large coefficient corresponds to a fraction of a smaller size; for a fraction of size from 3 to 25 mm, k ₃ = 1.19. For quartz grains of fractions less than 0.071 mm in size and from 0.071 to 10 mm in size - k ₃ = 0.7 ... 0.85, while a larger coefficient corresponds to a fraction of a smaller size.

Коэффициент учета вязкости органического вяжущего, например, для битума, имеет следующие значения: для битума марки БНД 60/90 - k₁ = 1,0; для битума БНД 90/130 - k₁ = 0,95; для БНД 130/200 - k₁ = 0,9 и для БНД 200/300 - k₁ = 0,84.The coefficient of viscosity accounting for an organic binder, for example, for bitumen, has the following values: for bitumen grade BND 60/90 - k ₁ = 1.0; for bitumen BND 90/130 - k ₁ = 0.95; for BND 130/200 - k ₁ = 0.9 and for BND 200/300 - k ₁ = 0.84.

Сырьевую органоминеральную смесь готовят следующим образом. Минеральный материал (известняковый порошок и гранитные высевки) нагревали до 150^oC органическое вяжущее битум марки БНД 90/130 нагревали до 140^oC. Загружали отдозированный минеральный материал в измельчающе-перемешивающее устройство и после его работы в течение 5...10 мин определяли удельную поверхность минерального материала. Рассчитывали по приведенной формуле требуемое количество органического вяжущего, вводили его в измельчающе-перемешивающее устройство и продолжали обработку смеси. Затем после 15...25 мин работы вновь определяли удельную поверхность минерального материала, рассчитывали по приведенной формуле требуемое количество органического вяжущего и вводили его за вычетом того количества, которое было введено в смесь ранее. Таким образом продолжали обработку вяжущим и измельчение до требуемой крупности сырьевой органоминеральной смеси, что зависит от ее последующего применения в приготовлении строительных смесей, мастик и др.Raw organomineral mixture is prepared as follows. Mineral material (limestone powder and granite seedlings) was heated to 150 ^° C. BND 90/130 organic astringent bitumen was heated to 140 ^° C. Dosage of the mineral material was loaded into a grinding-mixing device and after its operation it was determined for 5 ... 10 min specific surface area of the mineral material. The required amount of organic binder was calculated according to the above formula, it was introduced into a grinding-mixing device, and the mixture was further processed. Then, after 15 ... 25 min of work, the specific surface area of the mineral material was again determined, the required amount of organic binder was calculated using the above formula, and it was introduced minus the amount that had been introduced into the mixture earlier. Thus, processing with a binder and grinding to the required size of the raw organo-mineral mixture continued, which depends on its subsequent use in the preparation of building mixtures, mastics, etc.

В таблице представлены состав сырьевой органоминеральной смеси из известнякового порошка, гранитных высевок и битума марки БНД 90/130, содержание фракций в пробе, удельная поверхность, толщина битумной пленки и количество битума по фракциям в пробе, а также изменение этих показателей в процессе обработки. The table shows the composition of the raw organomineral mixture of limestone powder, granite seeding and bitumen grade BND 90/130, the content of fractions in the sample, specific surface area, thickness of the bitumen film and the amount of bitumen by fractions in the sample, as well as the change in these indicators during processing.

Источники информации
1. А.С. N 1131889, МКИ 08 95/00.Sources of information
1. A.S. N 1131889, MKI 08 95/00.

2. А.С. N 1025713, МКИ 08 95/00. 2. A.S. N 1025713, MKI 08 95/00.

3. А.С. N 1377260, МКИ C 04 B 26/26. 3. A.S. N 1377260, MKI C 04 B 26/26.

Claims

1. Raw organomineral mixture, including mineral material and an organic binder, characterized in that it contains these components in the following ratio, wt.%:
Mineral material - 87 - 98;
Organic Binder - Else
while the amount of organic binder is calculated by the formula

where B is the content of the organic binder in the raw material-organic mixture,%;
k ₁ - coefficient taking into account the viscosity of the organic binder;
k ₂ - coefficient taking into account the influence of the grain size of the fraction and the nature of the mineral material on the specific surface area;
k ₂ - coefficient taking into account the influence of the grain size of the fraction and the nature of the mineral material on the thickness of the structural layer of an organic binder;
γ _b - the density of the organic binder, g / cm ³ ;
n is the number of fractions of the mineral material;
S _i - specific gravity of grains of the i-th fraction of limestone material, m ² / kg;
P _i - the content of the i-th fraction of mineral material in the mixture,%;
δ _i - film thickness of an organic binder, structured on grains of the i-th fraction of limestone material.

2. A method of preparing a raw organomineral mixture, including heating the components, dosing, mixing with simultaneous grinding, characterized in that the prepared mineral material is processed in a grinding and mixing device, its specific surface is determined, the amount of organic binder is calculated by the formula, it is introduced into the mixture, then in the process of joint processing of the components in the grinding-mixing device periodically determine the specific surface of the mineral material ala, calculated by the formula the amount of organic binder and, after deduction of previously introduced, enter it into the mixture, continuing processing.