Сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала
Владельцы патента RU 2290378:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)
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 - снижение энергозатрат за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, уменьшение насыпной плотности и повышение общей пористости гранулированного теплоизоляционного материала. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает, при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем 41,4, лигнин талловый - отход, образующийся при получении таллового масла путем сульфатно-целлюлозной переработки древесины, 0,2-0,8, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O 21,5, вода остальное. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из указанной выше сырьевой смеси включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве зернистого теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства.
Известен способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2177921, 2002], включающий приготовление высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 4-7, грануляцию и термообработку сырцовых гранул. Высокомодульное жидкое стекло получают гидротермальной обработкой при 68-73°С и атмосферном давлении в течение 5-10 мин суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния состава: 83-93 мас.% SiO2 и 6-16 мас.% углеродистых примесей - графита (С) и карборунда (SiC) в щелочном растворе гидроксида натрия при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т=0,94-1,008, термообработку сырцовых гранул проводят при 350-400°С в течение 20-30 мин.
Недостатками известного способа получения являются увеличенные энергозатраты вследствие длительного режима термической обработки сырцовых гранул и повышенная насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала.
Известен способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2177462, 2001], включающий приготовление и грануляцию сырьевой смеси с последующей термообработкой. Сырьевую смесь готовят из микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния с размером частиц (0,01-0,1)×10-6 м, имеющего состав: 83-93 мас.% SiO2 и 6-16 мас.% углеродистых примесей, раствора гидроксида натрия и воды, подогретой до 85-95°С при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т=0,813-1,0, а термообработку проводят при 350-400°С в течение 20-30 мин.
Недостатками известного способа получения являются увеличенные энергозатраты за счет использования подогретой воды и длительного режима термической обработки сырцовых гранул, а также повышенная насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала.
Наиболее близкими к изобретению по технической сущности является сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2246462, 2003]. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду и дополнительно гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н - водный раствор метилсиликоната натрия с концентрацией 26,2% при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 41,20; раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O - 21,38; ГКЖ-11Н с концентрацией 26,2% - 0,21-0,62; вода - остальное. 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 350-400°С. При получении теплоизоляционного материала из сырьевой смеси для приготовления суспензии дополнительно используют гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н - водный раствор метилсиликоната натрия с концентрацией 26,2%, гидротермальную обработку суспензии проводят при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, сырцовые гранулы предварительно термообрабатывают при 100°С в течение 10 мин, а продолжительность последующей термообработки при 350-400°С составляет 10 мин.
Недостатками сырьевой смеси и способа являются повышенные энергозатраты вследствие двухстадийного режима термообработки сырцовых гранул, относительно высокая насыпная плотность и относительно низкая общая пористость гранулированного теплоизоляционного материала.
Техническим результатом изобретения являются снижение энергозатрат за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, уменьшение насыпной плотности и повышение общей пористости гранулированного теплоизоляционного материала.
Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду, причем она дополнительно содержит лигнин талловый - отход, образующийся при получении таллового масла путем сульфатно-целлюлозной переработки древесины при следующем соотношении компонентов, мас.%: микрокремнезем - 41,4; лигнин талловый - 0,2-0,8; раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O - 21,5; вода - остальное.
Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси характеризуется тем, что включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.
Микрокремнезем конденсированный представляет собой пылевидный материал, состоящий из ультрадисперсных частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов.
Микрокремнезем получают путем отбора материала с рукавных или электрических фильтров системы газоочистки печей. Микрокремнезем имеет насыпную плотность в пределах 150-300 кг/м3, удельную поверхность 2500-3400 м2/кг и следующий химический состав (мас.%): SiO2 - 90,79; Al2O3 - 0,79; Fe2O3 - 0,45; CaO - 0,36; MgO - 1,08; Na2O - 0,43; К2О - 0,36; потери при прокаливании - 4,38.
Свойства микрокремнезема соответствуют требованиям ТУ 5743-048-02495332-96.
Лигнин талловый является отходом, образующимся при получении таллового масла путем сульфатно-целлюлозной переработки древесины, и представляет собой пастообразный продукт темно-коричневого цвета. Состав лигнина талового (мас.%): смоляные и жирные кислоты - 65-70, нейтральные и окисленные вещества - 10-15; минеральные вещества - 6-15.
Свойства лигнина таллового соответствуют требованиям ТУ 13-7308058-09-89.
Свойства раствора гидроксида натрия соответствует требованиям ГОСТ 2263-79. Гидроксид натрия может быть использован в виде водного раствора различной концентрации. Концентрация раствора гидроксида натрия в составе сырьевой смеси 45,22%, а его количество указано в пересчете на Na2O.
Вода соответствует требованиям ГОСТ 23732-79.
Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала заключается в следующем: необходимое количество микрокремнезема, лигнина таллового, раствора гидроксида натрия и воды перемешивают в течение 1-1,5 мин до получения суспензии. Далее гидротермальной обработкой суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин получают высокомодульную жидкостекольную композицию, которая поступает в экструдер. Сформированные сырцовые гранулы опудриваются микрокремнеземом и поступают на термообработку в сушильный барабан. Термообработка заключается в низкотемпературном вспучивании сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.
В таблице 1 приведены сравнительные результаты предлагаемого и известного способов.
В таблице 2 приведены показатели качества предлагаемого и известного материалов.
| Таблица 1. | ||
| Показатели | Способ | |
| известный | предлагаемый | |
| Количество стадий термообработки, шт. | 2 | 1 |
| Общее время термообработки, мин. | 20 | 10 |
| Таблица 2. | ||
| Показатели | Материал | |
| известный | предлагаемый | |
| Насыпная плотность, кг/м3 | 80-120 | 66,2-107,8 |
| Общая пористость, % | 78-90 | 94,4-96,2 |
Представленные в таблицах 1-2 данные свидетельствуют о том, что предлагаемые сырьевая смесь и способ позволяют снизить энергозатраты за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, а также на 10,2-17,3% снизить насыпную плотность и на 6,9-21% повысить общую пористость гранулированного теплоизоляционного материала.
1. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала, включающая микрокремнезем, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит лигнин талловый - отход, образующийся при получении таллового масла путем сульфатно-целлюлозной переработки древесины, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Микрокремнезем | 41,4 |
| Лигнин талловый | 0,2-0,8 |
| Раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O | 21,5 |
| Вода | Остальное |
2. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси по п.1, характеризующийся тем, что включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.
