Сырьевая смесь и способ приготовления керамических материалов пониженной плотности

 

Изобретение относится к производству керамических материалов пониженной плотности и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Техническим результатом является расширение сырьевой базы, снижение себестоимости материала, улучшение теплозащитных характеристик материала, уменьшение линейной усадки материала при сушке, снижение температуры обжига до 750^oС. Сырьевая смесь для приготовления керамических материалов пониженной плотности, включающая микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95%, высококальциевую золу-унос и воду, дополнительно содержит портландцемент и порообразователи - алюминиевую пудру и сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный микрокремнезем 10,3-11,2, высококальциевая зола-унос 18,5-20,2, портландцемент 12,3-13,5, алюминиевая пудра 0,1, сульфатное мыло 0,4, вода 54,6-58,3. В способе приготовления керамических материалов пониженной плотности, включающем приготовление смеси, содержащей микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95%, высококальциевую золу-унос и воду, формование, сушку при 100^oС и обжиг материала, при использовании смеси, указанной выше, перед сушкой осуществляют тепловлажностную обработку, а обжиг ведут при 750^oС. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к производству керамических материалов пониженной плотности и может быть использовано для изготовления строительных материалов.

Известна сырьевая смесь, включающая в мас.%: диатомит 60,18-61,98, опилки 1,81-1,84, казеино-канифольный пенообразователь 7,75-9,50, вода 28,41-28,51 [1].

Недостатком указанной смеси является необходимость в высококачественном сырье, высокая теплопроводность материала.

Известен способ, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг материала [1].

Недостатками указанного способа являются большая воздушная усадка и высокая теплопроводность материала.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси является сырьевая смесь для приготовления керамических материалов, содержащая мас.%: микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием SiО₂ 90-95% - 15-80 и высококальциевую золу-унос - 20-85 и воду до влажности 16 [2]. Указанная смесь обеспечивает получение изделий пониженной плотности.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ приготовления керамических материалов, включающий приготовление смеси, содержащей мас.%: микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием SiО₂ 90-95% - 15-80, высококальциевую золу-унос - 20-85 и воду до влажности 16, формование, сушку при 100^oС, обжиг при 1000^oС [2]. Указанный способ обеспечивает получение материала пониженной плотности.

Технический результат - расширение сырьевой базы, снижение себестоимости материала, улучшение теплозащитных характеристик материала, уменьшение линейной усадки материала при сушке, снижение температуры обжига до 750^oС.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления керамических материалов пониженной плотности, включающая микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95%, высококальциевую золу-унос и воду, дополнительно содержит портландцемент и порообразователи - алюминиевую пудру и сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанный микрокремнезем - 10,3 - 11,2 Высококальциевая зола-унос - 18,5 - 20,2 Портландцемент - 12,3 - 13,5 Алюминиевая пудра - 0,1 Сульфатное мыло - 0,4 Вода - 54,6 - 58,3 Технический результат достигается тем, что в способе приготовления керамических материалов пониженной плотности, включающем приготовление смеси, содержащей микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс.см²/г и содержанием аморфного SiО₂ 90-95%, высококальциевую золу-унос и воду, формование, сушку при 100^oС и обжиг материала, при использовании указанной смеси осуществляют перед сушкой тепловлажностную обработку, а обжиг - при 750^oС.

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом, характеризующимся малым размером частиц (0,1...3 мк) и, как следствие, высокой удельной поверхностью (более 25 тыс. см²/г). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния и ферросплавов. Химический состав микрокремнезема (в мас.%): SiО₂ 90...95, Al₂O₃ до 0,8, Fe₂O₃ до 0,8, СаО до 1,6, MgО до 1,2, SiC до 5, С_общ до 9, К⁺ до 0,25, N⁺ до 0,06, п.п.п до 20.

Зола-унос от сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна (Ирша-Бородинское, Назаровоское, Березовское месторождения) является высококальциевой и содержит, мас.%: SiО₂ - 21...55; Al₂O₃ - 4...11; Fe₂O₃ - 6...16; СаО - 20. ..46; MgО - 3...6; К₂О - 0,2... 1,5; Na₂O - 0.2...0,6; SО₃ - 0,9...9, СаО_св. - 3...13; горючих примесей - не более 2...2,5.

Портландцемент М400 производства Ачинского цементного завода.

Сульфатное мыло является продуктом, снимаемым с поверхности черных щелоков сульфатно-целлюлозного производства при варке целлюлозы из хвойных и лиственных пород древесины, представляет собой мазеобразный продукт от темно-желтого до темно-коричневого цвета.

В соответствии с техническими условиями ТУ 13-0281078-28-118-88 химический состав сульфатного мыла, мас.%: жирные смоляные кислоты и неомыляемые вещества - не менее 40-45; вода - не более 35-50; общая щелочь в пересчете на NaOH - не более 9. Мыло загрязнено лигнином, таннидами и красящими веществами, а также минеральными компонентами.

Введение сульфатного мыла способствует вовлечению воздуха в сырьевую смесь за счет поверхностно-активных свойств добавки и интенсифицирует газовыделение при обжиге вследствие выгорания органики.

Высокая общая и развитая закрытая пористость материала обуславливает низкую теплопроводность изделий.

Введение портландцемента в сырьевую смесь позволяет получить после ТВО материал с достаточной распалубочной прочностью.

Взаимодействие СаО портландцемента и золы-унос с аморфным SiО₂ микрокремнезема упрочняет материал при обжиге за счет синтеза таких высокопрочных новообразований, как волластонит и полевые шпаты.

Способ изготовления изделий включает приготовление смеси, формование, ТВО, сушку и обжиг материала, при этом поризация материала происходит за счет газообразования совместно с воздухововлечением.

Пример.

Изготовление материала осуществляется следующим образом. Портландцемент, золу-унос и микрокремнезем тщательно перемешивают, вводят воду (t= 40... 60^oС) и предварительно приготовленный 1%-ный раствор сульфатного мыла. Смесь перемешивают в течение 3...4 мин. Готовая суспензия алюминиевой пудры вводится в смесь и перемешивается не более 1 мин. Смесь заливают в хорошо смазанную и герметично-собранную форму, температура которой 45-55^oС. После заливки смеси в форму осуществляется предварительная выдержка изделий. Через 2,5-3 часа срезают "горбушку" и изделия устанавливают в камеру ТВЭ (режим пропаривания 3+6+2ч при t=85^oC). Остывшие изделия распалубливают и высушивают до постоянной массы при температуре 100^oС. Обжиг изделий производится при температуре 750^oС.

Состав сырьевых смесей и физико-технические показатели готовых изделий представлены в табл. 1 и 2.

Источники информации 1. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Издательство литературы по строительству, 1970, c.223, 227-230.

2. Патент РФ 2086517, С 04 В 35/14, 10.08.1997, 3 с.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для приготовления керамических материалов пониженной плотности, включающая микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiО₂ 90-95%, высококальциевую золу-унос и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит портландцемент и порообразователи - алюминиевую пудру и сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанный микрокремнезем - 10,3-11,2
Высококальциевая зола-унос - 18,5-20,2
Портландцемент - 12,3-13,5
Алюминиевая пудра - 0,1
Сульфатное мыло - 0,4
Вода - 54,6-58,3
2. Способ приготовления керамических материалов пониженной плотности, включающий приготовление смеси, содержащей микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiО₂ 90-95%, высококальциевую золу-унос и воду, формование, сушку при 100^oС и обжиг материала, отличающийся тем, что при использовании смеси по п.1 осуществляют перед сушкой тепловлажностную обработку, а обжиг при 750^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1