Сырьевая смесь и способ производства поризованной керамики

 

Изобретение относится к производству ячеистых материалов и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Сырьевая смесь содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: закарбонизованный суглинок 72,5-83, указанный микрокремнезем 9,7-14, глиежи 4,8-9,4, талловый пек 2,1-3,4, карбонат натрия 0,4-0,7. Способ производства поризованной керамики из вышеназванной смеси включает приготовление смеси путем смешивания микрокремнезема, уплотненного при подаче на гранулятор эмульсии 0,9... 1,5 мас.% таллового пека, с закарбонизованным суглинком, глиежами и водой с последующим вводом 1,2...1,9 мас.% таллового пека в виде технической пены, полученной барботажем воздухом эмульгированного таллового пека. Изобретение позволяет расширить сырьевую базу путем вовлечения закарбонизованного сырья в керамическое производство, снизить среднюю плотность, теплопроводность и материалоемкость изделий. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к производству ячеистых 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 в мас.%: микрокремнезем - 56,3-76,2; глиежи - 22,3-41,6 и NaCl - 1-3 [Патент РФ 2151122, опубл. 20.06.2000, С 04 В 35/14].

Недостатком указанной смеси является необходимость в локально расположенном сырье, высокая средняя плотность керамического черепка и, соответственно, избыточная материалоемкость и ухудшенные теплозащитные характеристики изделий.

Технический результат - расширение сырьевой базы, снижение средней плотности и теплопроводности изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для производства поризованной керамики содержит в качестве микрокремнезема уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 500 кг/м³, дополнительно содержит закорбонизованный суглинок с содержанием карбонатов 20-25%, а в качестве порообразователя - талловый пек и карбонат натрия при следующем соотношении компонентов смеси, в пересчете на сухое вещество, мас.%:

Закарбонизованный суглинок 72,5-83

Указанный микрокремнезем 9,7-14

Глиежи 4,8-9,4

Талловый пек 2,1-3,4

Карбонат натрия 0,4-0,7

Закарбонизованный суглинок Анзебинского месторождения характеризуется высоким содержанием карбонатов (20...25 мас.%) в виде кальцита и доломита и имеет следующий химический состав (мас.%): SiO₂ 54,34; Аl₂О₃ 12,44; ТiO₂ 0,71; Fе₂О₃ 3,84; FeO 1,43; CaO 5,84; MgO 5,44; Na₂O 2; К₂O 2,66; потери при прокаливании 10,36.

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является ультрадисперсным отходом с удельной поверхностью 25...34 м²/г и низкой насыпной плотностью 150...250 кг/м³. Химический состав микрокремнезема включает (в мас.%): SiO₂ 86-93; Fе₂O₃ 0,14-1,28; MgO 1,03-1,2; Na₂O 0,39-0,46; К₂О 0,28-0,42; Аl₂О₃ 0,7-1,05; CaO 0,26-0,44; потери при прокаливании 3,7-5,29.

Талловый пек - побочный продукт сульфатно-целлюлозного производства, является кубовым остатком от ректификации таллового масла. Талловый пек содержит, мас.%:

Нейтральные вещества 24-38

Окисленные вещества 12-29

Смоляные кислоты 6-26

Жирные кислоты 28-41

Глиежи Богучанского месторождения образовались в процессе пирометаморфизма углевмещающих пород за счет высокой температуры, развивающейся при подземных пожарах, возникновение которых связано с самовозгоранием угольных пластов и приурочено в основном к четвертичному периоду. Химический состав глиежей Богучанского месторождения (мас.%): SiO₂ 62,2-65,6; Аl₂O₃ 18-19,2, в т.ч. Аl₂О₃ раств. 3,41-3,86; Fе₂О₃ 6,1-8,2; СаО 2,01-2,46; MgO 1,72-1,98; TiO₂ 0,81-0,87; SO₃ 0,1-0,2; Na₂O 1,2-1,55; K₂O 3,11-4,40; потери при прокаливании 0,36-0,67.

Взаимодействие закарбонизованного суглинка с микрокремнеземом в процессе обжига изделий обеспечивает синтезирование высокопрочных силикатных фаз - волластонита, полевых шпатов. Присутствие таллового пека, эмульгированного в растворе соды, активизирует окислительно-восстановительные процессы, способствует более раннему накоплению расплава и дополнительной поризации черепка. Наличие в глиежах аморфизированных глинистых минералов, растворимого Аl₂O₃ предопределяет повышение физико-химической активности смеси. В совокупности это приводит к формированию пористого черепка достаточной прочности.

Наиболее близок к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту способ [Патент РФ 2151122, опубл. 20.06.2000, С 04 В 35/14], включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг материала.

Недостатками указанного способа являются избыточная материалоемкость, высокие средняя плотность и теплопроводность изделий.

Технический результат - снижение средней плотности, теплопроводности и материалоемкости материала.

Технический результат достигается тем, что при использовании сырьевой смеси по п.1 микрокремнезем уплотняют при подаче на гранулятор 0,9-1,5 мас.% таллового пека, эмульгированного в водном растворе карбоната натрия, после чего уплотненный микрокремнезем смешивают с закарбонизованным суглинком, глиежами и водой роторным смесителем, затем в полученную массу вводят 1,2-1,9 мас.% таллового пека в виде технической пены, полученной барботажем воздухом эмульсии таллового пека.

Двухстадийная поризация сырьевой массы предусматривает воздухововлечение в сочетании с вводом пены. Воздухововлечение осуществляется при активном перемешивании смеси вследствие поверхностно-активных свойств натриевых солей жирных и смоляных кислот таллового пека. Комбинированная поризация предопределяет получение дифференцированной пористости и сбалансированной структуры сырца и черепка.

Пример.

Изготовление материала осуществляется следующим образом: эмульсию таллового пека готовят путем самоэмульгирования в водном растворе Na₂CO₃ при температуре 75-85°С. Микрокремнезем уплотняют при подаче на гранулятор эмульсии таллового пека.

Уплотненный микрокремнезем смешивают роторным смесителем со шликером на основе закарбонизованного суглинка и измельченных глиежей в течение 2-3 мин. В полученную массу вводят техническую пену, приготовленную путем барботажа воздухом эмульсии таллового пека.

Формование осуществляется путем заливки пеномассы в смазанные формы. Высушенный при температуре 60-80°С полуфабрикат обжигают при 1000°С.

Составы смесей и физико-механические характеристики изделий представлены в табл. 1 и 2.

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для производства поризованной керамики, включающая микрокремнезем и глиежи, отличающаяся тем, что в качестве микрокремнезема используют уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 500 кг/м³, смесь дополнительно содержит закарбонизованный суглинок с содержанием карбонатов 20-25%, а в качестве порообразователя - талловый пек и карбонат натрия, при следующем соотношении компонентов смеси, в пересчете на сухое вещество, мас.%:

Закарбонизованный суглинок 72,5-83

Указанный микрокремнезем 9,7-14

Глиежи 4,8-9,4

Талловый пек 2,1-3,4

Карбонат натрия 0,4-0,7

2. Способ производства поризованной керамики из сырьевой смеси, содержащей микрокремнезем и глиежи, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что используют смесь по п.1, при этом микрокремнезем уплотняют при подаче на гранулятор 0,9-1,5 мас.% таллового пека, эмульгированного в водном растворе карбоната натрия, после чего уплотненный микрокремнезем смешивают с закарбонизованным суглинком, глиежами и водой роторным смесителем, затем в полученную массу вводят 1,2-1,9 мас.% таллового пека в виде технической пены, полученной барботажем воздухом эмульсии таллового пека.