Сырьевая смесь и способ изготовления ячеистой керамики

 

Изобретение относится к производству легковесных керамических материалов и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.%: уплотненный микрокремнезем 15-30; высококальциевая зола-унос 61-78,1; просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров 4,6-4,8; талловый пек 1,9-3,4; карбонат натрия 0,4-0,8. Способ изготовления легковесной керамики из вышеназванной смеси включает приготовление смеси путем смешивания микрокремнезема, гранулированного при подаче на гранулятор 0,8-1,4 мас.% таллового пека (в виде эмульсии в водном растворе Na₂CO₃), с последующим смешиванием гранулированного микрокремнезема с высококальциевой золой-унос и просыпью от боя угольной футеровки электролизеров и вводом 1,1-2 мас.% таллового пека в виде технической пены. Изобретение позволяет повысить теплозащитные характеристики изделий и снизить их материалоемкость. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

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

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния 15-80, высококальциевую золу-унос от сжигания бурых углей 20-85 [1]. Недостатком указанной смеси является относительно высокая теплопроводность и мате-риалоемкость изделий (средняя плотность составляет 1120-1460 кг/м³).

Технический результат - улучшение теплотехнических характеристик и снижение материалоемкости изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления ячеистой керамики, включающая высококальциевую золу-унос и уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 0,5 т/м³, дополнительно содержит просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров, а в качестве воздухововлекающей и пенообразующей добавки - талловый пек, эмульгированный в водном растворе карбоната натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уплотненный микрокремнезем 15-30

Высококальциевая зола-унос 61-78,1

Просыпь от боя отработанной угольной

футеровки электролизеров 4,6-4,8

Талловый пек 1,9-3,4

Карбонат натрия 0,4-0,8

Микрокремнезем - ультрадисперсный отход производства кристаллического кремния, имеющий высокую удельную поверхность 25...34 м²/г и низкую насыпную плотность 150...250 кг/м³. Химический состав микрокремнезема, мас.%: SiO₂ 86-93; Fе₂O₃ 0,14-1,28; MgO 1,03-1,20; Na₂O 0,39-0,46; К₂O 0,28-0,42; Аl₂О₃ 0,7-1,05; CaO 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29. В связи с низкой насыпной плотностью микрокремнезем перед использованием нуждается в уплотнении (механоуплотнение, гранулирование и др.) для сокращения транспортных расходов и снижения пыления. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема достигает 0,5 т/м³.

Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров - отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. После дробления и грохочения крупные куски демонтированной футеровки утилизируются в металлургическом производстве, а просыпь от дробления с размером частиц до 5 мм не находит себе какого-либо применения и вывозится в отвал. Химический состав отхода, мас.%: SiO₂ 22,4; Аl₂O₃ 15,0; Fе₂О₃ 2,05; CaO 2,6; MgO 1,58; F до 15; Na⁺ до 15; С до 67. Преобладающий размер частиц (более 90%) до 1,25 мм. Насыпная плотность 760 кг/м³.

Высококальциевая зола-унос образуется от сжигания углей Канско-Ачинского угольного бассейна и имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 40...55; Аl₂О₃ 4...11; Fе₂O₃ 6...16; CaO 20...46; MgO 3...6; К₂О 0,3...1,5; Na₂O 0,2...0,6; SO₃ 0,9...9; СаО_св 3...13; горючих примесей не более 2...2,5.

Талловый пек - побочный продукт сульфатно-целлюлозной переработки древесины, является кубовым остатком от ректификации таллового масла. Химический состав таллового пека, мас.%: нейтральные вещества 24...38; окисленные вещества 12...29; смоляные кислоты 6...26; жирные кислоты 28...41.

Эмульгирование таллового пека в водном растворе карбоната натрия приводит к частичному омылению жирных и смоляных кислот и образованию поверхностно-активных веществ.

Соли жирных и смоляных кислот таллового пека:

- в процессе приготовления эмульсии облегчают самоэмульгирование и способствуют стабильности эмульсии;

- в процессе перемешивания компонентов сырьевой смеси обуславливают воздухововлекающий эффект и получение равномерно распределенной мелкой пористости в сырьевой массе;

- в процессе барботажа эмульсии обеспечивают образование пены, ввод которой в сырьевую смесь дополнительно поризует массу.

Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров является органоминеральной добавкой, оказывающей сильное флюсующее и минерализующее воздействие при обжиге, что предопределяет связывание оксидов кальция и магния в новообразования (полевые шпаты, диопсид).

Способ изготовления ячеистой керамики включает приготовление смеси, сушку и обжиг изделий из сырьевой массы по п.1., поризованной в две стадии. Первая стадия обеспечивается воздухововлечением при смешивании в роторном смесителе уплотненного с добавкой эмульгированного таллового пека (0,8-1,5 мас.%) микрокремнезема, высококальциевой золы-унос, просыпи от боя угольной футеровки электролизеров и воды за счет поверхностно-активных свойств жирных и смоляных кислот. Вторая стадия осуществляется путем ввода в полученную смесь 1,1-2 мас.% таллового пека в виде технической пены, полученной барботажем воздухом эмульсии таллового пека.

Пример.

Изготовление материала осуществляют следующим образом. Микрокремнезем помещают в гранулятор при одновременной подаче эмульсии таллового пека, приготовленной при нагреве до 80...95°С пека в водном растворе карбоната натрия. Полученный гранулированный микрокремнезем с насыпной плотностью 0,5 т/м³ смешивают роторным смесителем с золой-унос и просыпью от боя угольной футеровки электролизеров и водой в течение 1-3 минут. В полученную массу вводят техническую пену, изготовленную путем барботажа воздухом эмульсии таллового пека. Готовую глиномассу заливают в смазанные формы, сушат при 60...80°С, после чего полуфабрикат извлекают из форм и обжигают при 1000°С.

Рецептуры сырьевых смесей и физико-технические характеристики изделий на их основе предоставлены в табл. 1 и 2.

Источники информации

1. Патент РФ № 2086517, МКИ⁶ С 04 В 35/14, 35/16. Тацки Л.Н., Лохова Н.А., Гершанович Г.Л., Сеничак Е.Б. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий// Бюл. Откр. Изобр. - № 22, - 1997.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для изготовления ячеистой керамики, включающая высококальциевую золу-унос и микрокремнезем, отличающаяся тем, что в качестве микрокремнезема используют уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 0,5 т/м³, смесь дополнительно содержит просыпь от боя угольной футеровки электролизеров, а в качестве воздухововлекающей и пенообразующей добавки - талловый пек, эмульгированный в водном растворе карбоната натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уплотненный микрокремнезем 15-30

Высококальциевая зола-унос 61-78,1

Просыпь от боя отработанной угольной

футеровки электролизеров 4,6-4,8

Талловый пек 1,9-3,4

Карбонат натрия 0,4-0,8

2. Способ изготовления ячеистой керамики из сырьевой смеси, содержащей высококальциевую золу-унос и микрокремнезем, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что используют смесь по п.1, при этом микрокремнезем уплотняют гранулированием при подаче на гранулятор 0,8-1,4 мас.% таллового пека, эмульгированного в водном растворе Nа₂СО₃, после чего гранулированный микрокремнезем смешивают с высококальциевой золой - унос, просыпью от боя угольной футеровки электролизеров и водой роторным смесителем, затем в полученную смесь вводят 1,1-2 мас.% таллового пека в виде технической пены, приготовленной барботированием воздухом эмульгированного таллового пека.