Сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала

 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве гранулированного теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства. Технический результат - сокращение длительности термообработки сырцовых гранул и снижение энергозатрат на производство, уменьшение насыпной плотности и повышение прочности, пористости и водостойкости гранулированного теплоизоляционного материала. Сырьевая смесь для теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду, причем она дополнительно содержит борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 40,55, борная кислота - 1,22, раствор гидроксида натрия с концентрацией - 45,22% в пересчете на Na₂O - 21,04, вода - 37,19. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси включает приготовление суспензии из микрокремнезема, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальную обработку суспензии, грануляцию полученных сырцовых гранул с последующей термообработкой при 300-400^оС, причем при получении теплоизоляционного материала для приготовления суспензии дополнительно используют борную кислоту, гидротермальную обработку суспензии проводят при 80-90^оС и атмосферном давлении в течение 10 мин, сырцовые гранулы предварительно термообрабатывают при 100°С в течение 10 мин, а продолжительность последующей термообработки при 350-400°С составляет 10 мин. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве гранулированного теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства.

Известна сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из жидкого стекла - стеклопора [Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М: Высшая школа, 1989. - 384 с.]. Сырьевая смесь включает следующие компоненты 93-95% жидкого стекла плотностью 1,4-1,45 г/см³, 7-5% тонкодисперсного наполнителя с удельной поверхностью 2000-3000 см²/г (например, золы ТЭС) и 0,5-1% гидрофобизирующей добавки (например, ГКЖ-10). Способ изготовления стеклопора заключается в следующем: сырьевая смесь, перемешанная до однородного состояния, подается в капельном виде в раствор хлористого кальция с температурой 22-30^оС и выдерживается в течение 40 мин для формирования гранул. Полученные сырцовые гранулы подсушиваются при температуре 85-90°С в течение 10-20 мин. И затем вспучиваются при температуре 350-500°С в течение 1-3 мин.

Недостатками известной сырьевой смеси и способа получения является низкая прочность и водостойкость полученного материала, сложность и длительность технологического процесса его изготовления, а также применение раствора хлористого кальция, вызывающего коррозию используемого оборудования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2151121, 1998). Способ получения теплоизоляционного материала включает приготовление сырьевой смеси (мас.%) из каустической соды (в пересчете на Na₂O) 5,74 - 6,13; наполнителя - микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния - 43,0-45,9; натриевой соли неорганической кислоты - бикарбоната натрия - 0,57-1,21 и воды – остальное; подогрев суспензии; грануляцию с последующей термообработкой сырцовых гранул, причём подогрев суспензии проводят при 110-120^оС в течение 20-30 мин, а термообработку сырцовых гранул - при 350-400°С в течение 1 ч.

Недостатками способа являются увеличенные энергозатраты вследствие длительного режима термической обработки сырцовых гранул, повышенная насыпная плотность, относительно низкие прочность, пористость и водостойкость гранулированного теплоизоляционного материала.

Технический результатом изобретения являются сокращение длительности термообработки сырцовых гранул и снижение энергозатрат на производство, уменьшение насыпной плотности и повышение прочности, пористости и водостойкости гранулированного теплоизоляционного материала.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия NaOH, борную кислоту и воду при следующем соотношении конпонентов, мас.%: микрокремнезем - 40,55; борная кислота - 1,22; раствор гидроксида натрия NaOH - 21.04; вода - 37,19.

Микрокремнезём является отходом производства кристаллического кремния следующего химического состава, мас.%: SiO₂ - 84,31; Fе₂O₃ - 0,19; Аl₂О₃ - 0,15; CaO - 0,98; MgO - 0,21; (Na₂O + К₂О) - 0,18; (SiC + С) - 13,23; п.п.п. - 5,2. Микрокремнезём представляет собой высокодисперсный порошок серого цвета с удельной поверхностью 25-34 тыс. см²/г и насыпной плотностью 135-200 кг/м³.

Свойства микрокремнезема соответствуют требованиям технических условий ТУ-7-24 9583-01-90.

В качестве щелочного компонента используется раствор гидроксида натрия NaOH (концентрация 45,22%). Гидроксид натрия соответствует требованиям ГОСТ 2263-79 и может быть использован в виде водного раствора различной концентрации. Расчёт количества NaOH в составе сырьевой смеси производится в пересчете на Na₂O.

Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала заключается в следующем: микрокремнезем, борную кислоту, раствор гидроксида натрия и воду, отдозированные в заданных количествах, перемешивают в течение 1-1,5 мин. Далее гидротермальной обработкой (при 80-90°С и атмосферном давлении) в течение 10 мин сырьевой смеси получают высокомодульную жидкостекольную композицию, которую подают в экструдер - для обеспечения ее порционного поступления в тарельчатый гранулятор. Сформированные сырцовые гранулы опудриваются микрокремнеземом и поступают на термообработку в сушильный барабан. Термообработка состоит из двух стадий: подсушивание сырцовых гранул при 100°С в течение 10 мин и низкотемпературное вспучивание при 350-400°С в течение 10 мин.

В таблице 1 приведены физико-механические показатели предлагаемого и известного материалов.

В таблице 2 приведены сравнительные результаты предлагаемого и известного способов.

Как видно из табл.1-2, предлагаемый способ позволяет уменьшить длительность термообработки и вследствие этого значительно снизить энергозатраты и существенно повысить качественные характеристики гранулированного теплоизоляционного материала.

Вовлечение в производство строительных материалов техногенного многотоннажного отхода - микрокремнезема способствует снижению экологической напряженности в регионе и приводит к освобождению полезных площадей, занятых под отвалы.

Предлагаемое изобретение для производителей отходов решает проблему бюджетных платежей за образование и размещение отходов, повышает рентабельность производства.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для теплоизоляционного материала, включающая микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем 40,55

Борная кислота 1,22

Раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O 21,04

Вода 37,19

2. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси, включающий приготовление суспензии из микрокремнезема, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальную обработку суспензии, грануляцию полученных сырцовых гранул с последующей термообработкой при 300-400^оС, отличающийся тем, что при получении теплоизоляционного материала из смеси по п.1 для приготовления суспензии дополнительно используют борную кислоту, гидротермальную обработку суспензии проводят при 80-90^оС и атмосферном давлении в течение 10 мин, сырцовые гранулы предварительно термообрабатывают при 100°С в течение 10 мин, а продолжительность последующей термообработки при 350-400°С составляет 10 мин.