Способ обработки гидратированного флогопита

 

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к изготовлению вспученного флогопита. Сущность изобретения заключается в том, что материал помещают в высокочастотное электромагнитное поле при концентрации рассеиваемой в материале мощности не менее 20 МВт на 1 м³ невспученного флогопита.

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к изготовлению вспученного флогопита.

Известен способ получения вспученного материала, включающий ударную подачу энергии на невспученный материал, который предварительно размельчается и подается в восходящий поток раскаленных газов, где в результате ударного воздействия тепловой энергии на частицы материала происходит их вспучивание (SU, авт. св. 1043456, F 27 B 15/00, 1983).

Недостатком известного способа является значительная энероемкость процесса и неравномерное вспучивание материала, который после охлаждения усаживается, теряя характеристики вспученного материала.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту является известный способ обработки материалов в высокочастотном электромагнитном поле (Su, авт. св. 1495130, В 28 D 1/32, 1989).

Задачей изобретения является увеличение коэффициента вспучивания, сокращение продолжительности и энергоемкости процесса вспучивания.

Указанная задача решается за счет того, что в качестве носителя энергии использует СВЧ-электромагнитную энергию при концентрации рассеиваемой в материале мощности не менее 20 МВт на 1 м³ невспученного материала. При таком воздействии, благодаря радиопрозрачным свойствам собственно флогопита и большим диэлектрическим потерям, свойственным воде, практически вся энергия поглощается водой, что и обеспечивает равномерное по всему объему чешуйки гидрофлогопита ее вспучивание, а при таком вспучивании его характеристики сохраняются и после остывания материала. Следует отметить, что радиопрозрачные свойства флогопита, по крайней мере в его холодном состоянии, создают условия, при которых энергия не затрачивается на его нагрев, как это имеет место при вспучивании с помощью внешнего теплоносителя. Этим, в основном, достигается экономия затрат энергии при вспучивании в СВЧ-электромагнитном поле. Но флогопит со временем разогревается под воздействием горячих паров воды. При этом он теряет свои радиопрозрачные свойства и начинает сам поглощать энергию. Поэтому, чем выше концентрация СВЧ-энергии, тем быстрее происходит разогрев воды и вспучивание гидрофлогопита и тем более экономичным является процесс с точки зрения затрат энергии.

Такое явление имеет место только когда концентрация мощности, рассеиваемой в материале СВЧ-электромагнитной энергии, не менее 20 МВт на 1 м³ невспученного материала. Коэффициент вспучивания слабогидратированного флогопита (степень гидратации до 0,1) равна 6,5.

Увеличение концентрации рассеиваемой мощности а материале выше 20 МВт на 1м³ благоприятно сказывается на характеристиках вспучивания, т.е. увеличивается коэффициент вспучивания, сокращается время процесса и уменьшается его температура, однако такое влияние на вспучивание не оказывается при увеличении концентрации рассеивания до бесконечности. Предельная величина концентрации рассеиваемой в материале мощности ограничивается спеканием содержащихся в применяемых материалах окислов железа (FeO, Fe₂O₃) под воздействием электромагнитной энергии. При этом, чем выше содержание окислов железа в минерале, тем быстрее наступает ограничение в увеличении мощности. Нами проведены опытные работы по определению верхнего предела величины концентрации рассеиваемой мощности для флогопитов известных месторождений, который составил 40 МВт на 1 м³ невспученного материала.

Способ по изобретению обеспечивает снижение расхода энергии до 4-5 кВтчас/м³. При этом коэффициент вспучивания равен 8. Одновременно при вспучивании материала уменьшается температура канала не менее, чем до 300^oC, что позволяет упростить конструкцию и снизить эксплуатационные расходы. Кроме того, полностью отсутствуют экологически вредные выбросы в атмосферу.

Конкретный пример выполнения способа Необходимый уровень концентрации мощности СВЧ-электромагнитного поля 20 МВт/м³ может быть достигнут в прямоугольном волноводе сечением 220 x 104 мм на частоте 915 МГц при мощности СВЧ-генератора P 50 кВт. Предварительно размельченный гидрофлогопит подают в волновод, выполняющий функции тракта обжига, после установки номинальной мощности генератора, через запредельную трубу. Перед подачей гидрофлогопита в тракт обжига, тракт наклоняют под определенным углом к горизонту с тем, чтобы обеспечить скольжение гидрофлогопита под собственным весом, либо с помощью дополнительной механической вибрации тракта, обеспечивая необходимое время его пребывания в тракте под воздействием СВЧ-поля. Для слабогидратированного флогопита это время при мощности генератора 50 кВт составляет 15 с, для вермикулита 5 с.

Коэффициент вспучивания слабогидротиронанного флоготипа 6,5, вермикулита 8,0.

Таким образом, способ по изобретению обеспечивает возможность качественного вспучивания слабогидратированного флогопита и снижение расходов энергии на вспучивание материала за счет того, что концентрация рассеиваемой в материале мощности СВЧ-электромагнитной энергии не менее 20 МВт на 1 м³ невспученного материала.

Формула изобретения

1. Способ обработки гидратированного флогопита, включающий воздействие на материал энергией высокочастотного электромагнитного поля, отличающийся тем, что обработку материала осуществляют при концентрации рассеиваемой в материале мощности не менее 20 МВт на 1м³ невспученного флогопита.