Сырьевая смесь и способ производства легкого заполнителя

 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к изготовлению легких заполнителей. Технический результат: снижение насыпной плотности и длительности термообработки, а также повышение прочности и морозостойкости заполнителя. Сырьевая смесь для производства легкого заполнителя включает микрокремнезем, водный раствор гидроксида натрия и золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна с содержанием свободного оксида кальция 3-13 мас. % при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем 51,5 - 52,5, водный раствор гидроксида натрия 42,2, зола-унос 5,3 - 6,3. При этом сырьевая смесь содержит 11,9 мас.% гидроксида натрия, в пересчете на Na₂O, и воду в количестве 30,3% от массы сухих компонентов смеси. Способ производства легкого заполнителя из этой смеси включает приготовление сырьевой смеси, нагревание полученной смеси перед гранулированием до 85^oС, выдерживание при непрерывном перемешивании при этой температуре 15 мин, гранулирование и термообработку отформованных гранул при 300-400^oС в течение 20 мин. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к композициям для изготовления легкого заполнителя.

Известна сырьевая смесь и способ производства легкого заполнителя из смеси, включающей жидкое стекло 64,5-68,9 мас.%, отсев кристаллического кремния 3,5-9,8 мас.% и золу-унос ТЭЦ 25,7-27,6 мас.% (RU 2148043 C1, C 07 B 18/10, 27.04.2000). Недостатки данного решения - высокая насыпная плотность, небольшая прочность, низкий коэффициент конструктивного качества и длительное время термической обработки материала.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является сырьевая смесь для получения легкого заполнителя, включающая, мас.%: Водный раствор гидроксида натрия (в пересчете на Na₂O) - 5,74 - 6,13 Микрокремнезем - 43,0 - 45,0 Бикарбонат натрия - 0,57 - 1,21 Вода - Остальное (RU 2151121 C1, C 04 B 28/26, 20.06.2000).

Способ приготовления легкого заполнителя заключается в следующем: гидроксид натрия, воду и бикарбонат натрия перемешивают течение 5-10 с, добавляют микрокремнезем и снова перемешивают до получения однородной суспензии (в течение 2-3 мин), которую подвергают термообработке в течение 20-30 мин при температуре 110-120^oС. Полученную массу гранулируют в тарельчатом грануляторе и сырцовые гранулы сушат при температуре 350-400^oС в течение 1 ч.

Заявленное изобретение обеспечивает снижение насыпной плотности, повышение прочности, коэффициента конструктивного качества заполнителя при сокращении времени термообработки.

Использование изобретения обеспечивает расширение сырьевой базы легких заполнителей за счет вовлечения в производство дисперсного техногенного сырья. Применение предлагаемого сочетания отходов в составе сырьевой смеси не только позволяет получать качественный заполнитель, но и способствует решению экологической проблемы.

Указанный технический результат достигается за счет того, что сырьевая смесь для производства легкого заполнителя, включающая микрокремнезем, водный раствор гидроксида натрия и добавку, в качестве добавки содержит золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна с содержанием свободного оксида кальция 3-13 мас.% при следующем соотношении компонентов мас.%: Микрокремнезем - 51,5 - 52,5 Водный раствор гидроксида натрия - 42,2 Зола-унос - 5,3 - 6,3 при этом сырьевая смесь содержит 11,9 мас.% гидроксида натрия, в пересчете на Na₂O, и воду в количестве 30,3% от массы сухих компонентов смеси.

Способ производства легкого заполнителя из смеси по п. 1, включающий приготовление сырьевой смеси, нагревание полученной смеси перед гранулированием до 85^oС, выдерживание при непрерывном перемешивании при этой температуре 15 мин, гранулирование и термообработку отформованных гранул при 300-400^oС в течение 20 мин.

Микрокремнезем является дисперсным отходом производства кристаллического кремния, который характеризуется 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. Химический состав микрокремнезема, мас.%: SiО₂ 90. . .94; Аl₂O₃ 0,7...1,5; Fe₂O₃ 1...3; CaO 0,7...1,4; MgO 0,2...0,4; SiC до 3; С 1...4; (Na₂O + К₂O) 0,1...0,5; SO₃ до 0,09; Р₂O₅ до 0,2; TiO₂ 0,1...0,2; п.п.п до 20.

Зола-унос от сжигания углей Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна содержит дисперсный материал, состоящий из сферических частиц диаметром от долей мкм до нескольких мкм. Химический состав золы-уноса, мас. %: SiO₂ 40...55; Аl₂O₃ 4...10; Fe₂O₃ 6...14; CaO 20...35; MgO 3...6; SO₃ 0,9...5; К₂O 0,3...1,5; Na₂O 0,2...0,5; СаОсвоб 3...13; п.п. п. не более 2.

Гранулы, размягчаясь в процессе термообработки, приобретают сферическую форму, что обусловлено образованием газонепроницаемой поверхностной оболочки с одновременным парогазовыделением вследствие выгорания углеродистых частиц, содержащихся в микрокремнеземе и золе-унос, а также дегидратации гидросиликатов натрия, образовавшихся в исходной сырьевой смеси при взаимодействии микрокремнезема и щелочи.

Взаимодействие аморфного кремнезема с оксидом кальция, присутствующим в золе-уносе, приводит к образованию водостойких гидросиликатов кальция, что в свою очередь предопределяет формирование прочного и морозостойкого каркаса гранул.

Пример Сырьевые компоненты дозируют. Микрокремнезем и золу-унос перемешивают в сухом состоянии, после чего к ним добавляют водный раствор щелочи. Расход воды при этом составляет 30,3% от массы сухих компонентов. Смесь при непрерывном помешивании доводят до температуры 85^oС (температура растворения SiО₂ в NaOH) с последующей выдержкой при этой температуре в течение 15 мин. Из полученной массы формуют гранулы. После выдержки в воздушно-сухих условиях в течение суток гранулы подвергают термообработке при 300...400^oС в течение 20 мин. Составы сырьевой смеси и свойства полученного из них легкого заполнителя представлены в таблицах 1, 2.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для производства легкого заполнителя, включающая микрокремнезем, водный раствор гидроксида натрия и добавку, отличающаяся тем, что в качестве добавки она содержит золу-унос от сжигания бурых углей Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна с содержанием свободного оксида кальция 3-13 мас.% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Микрокремнезем - 51,5 - 52,5
Водный раствор гидроксида натрия - 42,2
Зола-унос - 5,3 - 6,3
при этом сырьевая смесь содержит 11,9 мас.% гидроксида натрия, в пересчете на Na₂O, и воду в количестве 30,3 % от массы сухих компонентов смеси.

2. Способ производства легкого заполнителя из смеси по п. 1, включающий приготовление сырьевой смеси, нагревание полученной смеси перед гранулированием до 85^oС, выдерживание при непрерывном перемешивании при этой температуре 15 мин, гранулирование и термообработку отформованных гранул при 300-400^oС в течение 20 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1