Сырьевая смесь и способ изготовления керамических материалов ячеистой структуры
Изобретение относится к составам для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, используемых для изготовления строительных конструкций. Технический результат - повышение прочности, снижение себестоимости материала, расширение сырьевой базы. Сырьевая смесь для изготовления керамических материалов ячеистой структуры содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем 8,81-9,37, зола-унос 50,0-53,3, угольная футеровка 3,12-8,6, алюминиевая пудра 0,06-0,072, карбоксиметилцеллюлоза натрия 0,02-0,31, вода 33,8-35,07. Способ изготовления керамических материалов включает приготовление смеси, формование, вспучивание вибрацией, сушку при температуре 100°С и обжиг при температуре 800°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к составам для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, используемых для изготовления строительных конструкций.
Наиболее близким аналогом является сырьевая смесь, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент и порообразователь [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].
Недостатком указанной смеси являются ухудшенные теплотехнические свойства материала, а также избыточная материалоемкость изделий.
Технический результат - снижение средней плотности и материалоемкости изделий.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, дополнительно содержит органоминеральную добавку, в качестве кремнеземистого компонента - микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см2/г и содержанием аморфного SiO2 90-95%, в качестве порообразователя - угольную футеровку, алюминиевую пудру и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| зола-унос | 50,0-53,3 |
| микрокремнезем | 8,81-9,37 |
| алюминиевая пудра | 0,06-0,072 |
| угольная футеровка | 3,12-8,60 |
| карбоксиметилцеллюлоза натрия | 0,02-0,31 |
| вода | 33,8-35,07 |
Микрокремнезем является дисперсным отходом производства кристаллического кремния, имеет малый размер частиц (0,1...3 мкм) и, как следствие, высокую удельную поверхность (более 250 тыс. см2/г). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния. Химический состав микрокремнезема (мас.%): SiO2 90...95; Al2O3 до 0,8; Fe2О3 до 0,8; СаО 1,6; MgO до 1,2; SiC до 5; Собщ до 9; К+ до 0,25; Na+ до 0,06; п.п.п. до 20.
Золы-уносы от сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна (Ирша-Бородинское, Назаровское, Березовское месторождения) являются высококальциевыми и содержат, мас.%: SiO2 21...55; Al2О3 4...11; Fe2О3 6...16; СаО 20...46; MgO 3...6; К2О 0,2...1,5; Na2O 0,2...0.6; SO3 0,9...9; СаОсв 3...13; горючих примесей не более 2...2,5.
Угольная футеровка - отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. Химический состав угольной футеровки (мас.%): С 57,31; Na 12,5; Al 4,15; F 11,97; Fe2O3 0,69; S 0,15.
Введение в сырьевую смесь натрийсодержащей угольной футеровки и микрокремнезема позволяет получить в отформованном сырце минеральную связку (R2O·nSiO2·mH2O) по типу золощелочного вяжущего, что обеспечивает формирование массива с достаточной распалубочной прочностью. При последующем обжиге отщепление химически связанной воды при дегидратации минеральной связки дополнительно поризует керамический черепок. Средняя плотность материала при этом снижается.
Наиболее близок к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту способ, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].
Недостатками указанного способа являются высокая теплопроводность материала и невозможность бездефектного формования сырца из масс на основе непластичных, высокодисперсных техногенных отходов.
Технический результат - снижение средней плотности и расширение сырьевой базы.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающем приготовление смеси, формование, сушку при 100°С и обжиг при 800°С, дополнительно смесь после заливки в форму вспучивают вибрацией.
Пример:
Процесс приготовления сырьевой смеси включает следующие операции. Сухие компоненты дозируют, тщательно перемешивают и вводят воду затворения (t=40...60°C) и предварительно замоченную в воде карбоксиметилцеллюлозу натрия. Смесь перемешивают в течение 3-4 минут, после этого вводится суспензия алюминиевой пудры и смесь перемешивается не более 1 минуты. После заливки смазанную и герметично собранную форму смесь подвергают вибрации, в процессе которой происходит взаимодействие алюминиевой пудры с оксидом кальция, содержащимся в золе-уносе. Сырец выдерживается в формах в течение суток, затем срезается "горбушка", производится распалубливание, полуфабрикат высушивается при температуре 100°С, обжиг производится при 800°С.
Состав и физико-механические показатели изделий представлены в табл.1 и 2.
| Таблица 1. | |||
| Компоненты | Количество, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Зола-унос | 53,3 | 48,54 | 50,0 |
| Микрокремнезем | 9,37 | 8,6 | 8,81 |
| Алюминиевая пудра | 0,072 | 0,06 | 0,07 |
| Карбоксиметилцеллюлоза натрия | 0,31 | 0,19 | 0,02 |
| Угольная футеровка | 3,12 | 8,6 | 6,03 |
| Вода | 33,8 | 34,01 | 35,07 |
| Таблица 2. | |||
| Состав | Температура обжига, °С | Средняя плотность, кг/м3 | Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м °С) |
| Прототип | 700...1000 | 900...1500 | 0,353...0,670 |
| 1 | 800 | 425 | 0,088 |
| 2 | 800 | 418 | 0,064 |
| 3 | 800 | 409 | 0,086 |
| Примечание. Теплопроводность прототипа рассчитана по эмпирической формуле В.Н.Некрасова |
где λ - теплопроводность, (Вт/м °С); ρm - средняя плотность материала, т/м3.
1. Сырьевая смесь для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнеземистого компонента микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см2/г и содержанием аморфного SiO2 90-95 %, а в качестве поробразователя - угольную футеровку, алюминиевую пудру и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Зола-унос | 50,0-53,3 |
| Микрокремнезем | 8,81-9,37 |
| Угольная футеровка | 3,12-8,6 |
| Алюминиевая пудра | 0,06-0,072 |
| Карбоксиметилцеллюлоза натрия | 0,02-0,31 |
| Вода | 33,8-35,07 |
2. Способ изготовления керамических материалов ячеистой структуры из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление смеси, формование, сушку при температуре 100°С и обжиг при температуре 800°С, отличающийся тем, что приготовленную смесь после заливки в форму вспучивают вибрацией.
