Сырьевая смесь для производства гипсовермикулитовых теплоизоляционных изделий

 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных изделий, применяемых для тепловой изоляции строительных конструкций и оборудования. Для снижения плотности теплоизоляционных изделий смесь содержит, мас.%: гипса 70-80, вспученного вермикулита 20-30, полученного методом обратной флотации отходов класса (-0,63-0,00) мм неслюдяного производства, образующегося при переделе руд. Изделия имеют плотность 310-580 кг/м³, теплопроводность 0,11-0,16 Вт/м·К. 2 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных изделий, применяемых для тепловой изоляции строительных конструкций, оборудования.

Известна композиция для изготовления теплоизоляционного материала, включающая, мас.%: вспученный вермикулит 5-15, огнеупорную глину 55-75, твердый битум 10-40. Изделия на основе известной композиции имеют плотность 700-900 кг/м³; прочность при сжатии 2,5-4,0 МПа; теплопроводность 0,15-0,18 ккал/м·ч·град (А.с. №757505, МКИ 3 С 04 В 43/00, БИ №31, 1980 г.).

Известна теплоизоляционная сухая смесь, включающая в качестве вяжущего портландцемент 49-83 мас.%, а в качестве заполнителя вспученный вермикулит фракционного состава по частному остатку на ситах 5,0 мм - 5%, 0,6 мм - 55%, менее 0,6 мм - 40% в количестве 51-17 мас.%. Изделия из известной смеси имеют плотность 600-800 кг/м³; теплопроводность 0,12-0,16 Вт/м·к (Патент РФ №2162067, МПК 7 С 04 В 28/04, БИ №2, 2001 г.).

К недостаткам известных сырьевых смесей относится то, что изделия на их основе имеют высокую плотность.

Известна сырьевая смесь для производства керамзита, включающая глину 91-95% и вермикулит фракции (-0,63+0,00) мм определенного химического состава, полученный методом обратной флотации отходов класса (-0,63+0,00) мм неслюдяного производства, образующихся при переделе руд, в количестве 5-9 мас.%. Из известной сырьевой смеси получают керамзит с объемной массой 363-465 кг/м³ (Патент РФ №2111186, МПК 6 С 04 В 14/12, С 04 В 38/08, БИ №14, 1998 г.). Хотя известная сырьевая смесь имеет небольшую объемную массу, но она предназначена для получения керамзитового гравия, который используется при производстве бетона в качестве легкого заполнителя и, кроме того, в составе смеси используют сырой вермикулит.

Наиболее близкой к заявленному изобретению сырьевой смесью того же назначения по совокупности признаков и которая принята за прототип, является сырьевая смесь для производства теплоизоляционного материала, включающая гипс (Г) и вермикулит (В) при соотношении компонентов В:Г равным от 1:1 до 1:3 или в мас.% от 50:50 до 25:75 (Дубенецкий К.Н., Пожин А.П. Вермикулит (свойства, технология и применение в строительстве), Ленинград. Изд-во литературы по строительству, 1971, с. 70, 71, 103), (прототип).

Недостатком этой известной сырьевой смеси является то, что теплоизоляционные изделия со средней плотностью меньше 600 кг/м³ возможно получить только при соотношениях В:Г, равных от 1:1 до 1:2 или в мас.% от 50:50 до 33:67, причем при использовании вермикулита из искусственно составленной смеси двух классов крупности - мелкого (-0,60+0,3) мм и среднего (-5+0,60) мм для соотношения, равного 1:1 (см. таблицу 1, пример 9) и трех классов крупности - мелкого (-0,60+0,30) мм, среднего (-5+0,60) мм и крупного класса (-10+5) мм (см. таблицу 1, пример 10) по ГОСТ 12 865-67.

При создании изобретения ставилась задача получения гипсовермикулитовых теплоизоляционных изделий со средней плотностью меньше 600 кг/м³, пригодных для тепловой изоляции строительных конструкций и оборудования.

Поэтому технический результат, достигаемый изобретением - снижение плотности готовых теплоизоляционных изделий и снижение расхода вермикулита.

Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для производства гипсовермикулитовых теплоизоляционных изделий, включающая гипс и вспученный вермикулит, согласно изобретению содержит вспученный путем обжига вермикулит класса (-0,63+0,00) мм, полученный методом обратной флотации из отходов неслюдяного производства при переделе руд, при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс 70-80, вспученный вермикулит - 20-30.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволяет выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом веществе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

В заявляемом изобретении новым является соотношение входящих в смесь компонентов и размеры частиц применяемого вермикулита. Для получения изделий с плотностью до 600 кг/м³ в прототипе соотношение компонентов В:Г составляет 1:(1-2), а вермикулит представляет собой искусственно составленную смесь из зерен размером от 0,3 до 10 мм. Использование других соотношений В:Г и размеров зерен вермикулита приводит к получению изделий с плотностью больше 600 кг/м³ (таблица 1). Объемная масса гипса (1000 кг/м³) в 6,6 раза превышает объемную массу вспученного вермикулита (150 кг/м³), а так как в заявляемом изобретении гипса берут почти в 4 раза больше, чем по прототипу, то полученный технический результат, а именно снижение плотности получаемых изделий из заявленной смеси, по сравнению с прототипом не вытекает явным образом из известных зависимостей и закономерностей. Кроме того, характерное свойство вермикулита - интенсивное вспучивание при быстром нагревании, теряется при измельчении, поэтому говорить однозначно без проведения опытных работ, что вермикулит класса (-0,63+0,00) мм, полученный из отходов класса (-0,63+0,00) мм неслюдяного производства, образующихся при переделе руд методом обратной флотации, будет вспучиваться нельзя (см. Онацкий С.П. Производство керамзита. - М.: Стройиздат, 1987, с. 36).

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Вещества, используемые в смеси:

гипс марки Г-4 по ГОСТ 125-79;

сырой вермикулит получают методом обратной флотации отходов класса -0,63+0,00 мм неслюдяного производства, образующихся при переделе руд, он имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ - 40,15; TiO₂ - 1,16; АlО₃ - 11,01; Fe₂O₃ - 14,05; FeO - 1,0; MnO - 0,10; CaO - 1,44; MgO - 17,49; Na₂О - 0,32; К₂O - 4,19; Р₂O₅ - 0,15; SO₃ – 0,05; F - 1,44; ппп - 7,45.

Затем полученный из отходов неслюдяного производства сырой вермикулит вспучивают при температуре 900°С в течение 7 минут.

Пример 1.

Навеску гипса в количестве 80 г смешивают с 20 г вспученного вермикулита и тщательно перемешивают в сухом виде при комнатной температуре. Затем сухую смесь увлажняют, добавляя на 1 часть смеси 1,2 части воды, перемешивают до равномерного смешения компонентов. Из полученной смеси формуют образцы цилиндрической формы размером 50×50 мм (диаметр и высота) и сушат при комнатной температуре. Состав смеси и данные по определению свойств полученных изделий приведены в таблице 2, состав 1.

Пример 2.

Сырьевую смесь готовят по примеру 1, но с тем отличием, что гипса берут в количестве 75 г, вспученного вермикулита 25 г, на 1 часть смеси берут 1,38 частей воды. Состав смеси и данные по определению свойств полученных изделий приведены в таблице 2, состав 2.

Пример 3.

Сырьевую смесь готовят по примеру 1, но с тем отличием, что гипса берут 72 г и вспученного вермикулита 28 г, а на 1 часть смеси берут 1,48 частей воды. Состав смеси и данные по определению свойств полученных изделий приведены в таблице 2, состав 3.

Пример 4.

Сырьевую смесь готовят по примеру 1, но с тем отличием, что гипс берут в количестве 70 г, вспученного вермикулита 30 г, на 1 часть смеси берут 1,55 частей воды. Состав смеси и данные по определению свойств полученных изделий приведены в таблице 2, состав 4.

Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что оптимальным соотношением ингредиентов в смеси являются составы 1-4. В составе показано, что уменьшение содержания вспученного вермикулита менее 20 мас.% нецелесообразно, так как возрастает плотность изделий до 660 кг/м³ и увеличивается теплопроводность, а увеличение содержания вспученного вермикулита свыше 40 мас.% ведет к резкому снижению прочности изделия (составы 6,7).

Таким образом, предлагаемый состав сырьевой смеси для производства теплоизоляционных изделий обеспечивает получение изделий с плотностью меньше 600 кг/м,³ достаточной прочностью на сжатие и теплопроводностью в соответствии с ГОСТ 16381-77.

Использование заявляемого изобретения обеспечивает:

снижение плотности гипсовермикулитовых изделий в 1,12-1,15 раза (на 12-15%);

снижение теплопроводности гипсовермикулитовых изделий в 1,6-2,3 раза по сравнению с моногипсовыми изделиями;

выявление нового вида минеральной добавки в виде мелкоразмерного вермикулита класса (-0,63+0,00) мм для изготовления теплоизоляционных изделий на основе гипса;

расширение направления использования мелкого вермикулита с размером частиц -0,63+0,00 мм, направляемого ныне в отечественной практике в отвалы;

повышение использования природных ресурсов;

сокращение расхода вермикулита для получения теплоизоляционных изделий с плотностью менее 600 кг/м³.

Изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное вещество при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в промышленности строительных материалов для изготовления теплоизоляционных изделий, применяемых для тепловой изоляции строительных конструкций и оборудования;

- для заявленного вещества в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке примеров;

- заявленное вещество при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

Формула изобретения

Сырьевая смесь для производства гипсовермикулитовых теплоизоляционных изделий, включающая гипс и вспученный вермикулит, отличающаяся тем, что она содержит вспученный путем обжига вермикулит класса (-0,63+0,00) мм, полученный методом обратной флотации из отходов неслюдяного производства, при переделе руд при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипс 70-80, вспученный вермикулит 20-30.