Композиция для производства пористого заполнителя
Владельцы патента RU 2433972:
Автономное муниципальное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская академия государственного и муниципального управления" (АМОУ ВПО САГМУ) (RU)
Керамическая масса для изготовления пористого заполнителя включает, мас.%: жидкое стекло 45-65, хлорид натрия 5-15, твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама, который содержит 80,2% тяжелых масел, 15-20, монтмориллонитовая глина 15-20. Технический результат: повышение прочности при раскалывании пористого заполнителя, утилизация промышленных отходов, охрана окружающей среды, расширение сырьевой базы для керамических материалов. 4 табл.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к пористым заполнителям для бетонов.
Известна композиция для производства пористого заполнителя следующего состава, мас.%: жидкое стекло плотностью 1,45-1,53 г/см3 - 100, хлорид натрия 4,5-50 сверх 100% (патент РФ №2211196, МПК С04В 14/24, 38//00. Композиция для производства пористого заполнителя. / Жигулина А.Ю., Мизюряев С.А.; опубл. 27.0803, БИ №24).
Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая прочность 0,07-0,65 МПа.
Наиболее близкой к изобретению является композиция для производства пористого заполнителя, включающая следующие компоненты, мас.%: жидкое стекло плотностью 1,45-1,53 г/см3 - 45-65, хлорид натрия - 5-15, монтмориллонитовая глина - 15-20, отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля с содержанием п.п.п. (потери при прокаливании) 15-18% - 15-20 (патент РФ №2362749, МПК С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Денисов Д.Ю., Ковков И.В., Абдрахимов В.З., Журавель Л.В.; опубл. 27.07.2009, БИ №21).
Недостатком указанного состава является относительно низкая прочность при раскалывании (1,3-1,45).
Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности при раскалывании пористого заполнителя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую жидкое стекло, хлорид натрия и монтмориллонитовую глину, дополнительно вводят твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| жидкое стекло | 45-65 |
| хлорид натрия | 5-15 |
| твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама | 15-20 |
| монтмориллонитовая глина | 15-20 |
Твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама образуется при проведении таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Основные физико-механические характеристики твердого нефтесодержащего отхода сепарации нефтешлама представлены в таблице 1, а химический состав в таблице 2.
| Таблица 1 | |||
| Физико-механические характеристики нефтяного кека | |||
| № п/п | Параметры | Единица измерения | Количество |
| 1 | Влажность | мас.% | 10,0-25,0 |
| 2 | Содержание механических примесей | мас.% | 59,0-72,0 |
| 3 | Содержание нефти | мас.% | 9,0-19,0 |
| 4 | Средняя плотность | г/см3 | 1,55-1,68 |
| 5 | Насыпная плотность | кг/м3 | 1100 |
| 6 | Истинная плотность | кг/м3 | 4300 |
| 7 | Удельная поверхность | см2/г | 4900 |
| Таблица 2 | ||
| Компонентный состав нефтяной части кека | ||
| № п/п | Наименование веществ | Содержание в мас.% |
| 1 | Смолы | 5,3 |
| 2 | Асфальтены | 5,3 |
| 3 | Парафины | 9,2 |
| 4 | Тяжелые масла | 80,2 |
Твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама использовался для снижения температуры обжига заполнителя, в качестве выгорающей и вспучивающей добавки.
Известно, что основным условием, обеспечивающим вспучивание композиции при ее нагревании, является совмещение во времени пиропластического состояния композиции с интенсивным газовыделением внутри обжигаемого материала. Пиропластическое состояние композиции обеспечат жидкое стекло и монтмориллонитовая глина, а газовыделение - твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Композиции (таблица 3) для производства пористого заполнителя готовили путем измельчения глины и твердого нефтесодержащего отхода сепарации нефтешлама до прохождения сквозь сито №1, 2, после чего все компоненты тщательно перемешивали, что привело к растворению хлористого натрия. Ионы натрия понижают силикатный модуль смеси, а ионы хлора, действуя в качестве сильного окислителя, способствуют коагуляции смеси. Понижение силикатного модуля, приводящее к снижению числа силоксановых связей, облегчает переход ионов щелочного металла в раствор и движение молекул воды в монтмориллонитовую глину, что приводит к коагуляции смеси. Коагуляция смеси приводит к повышению вязкости, что дает возможность формовать гранулы любого размера.
| Таблица 3 | |||
| Составы композиций для производства пористого заполнителя | |||
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Жидкое стекло | 65 | 55 | 45 |
| Хлорид натрия | 5 | 10 | 15 |
| Твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама | 15 | 17 | 20 |
| Бейделлитовая глина | 15 | 18 | 20 |
Из полученной композиции готовили гранулы, которые подвергались термообработке в интервале температур 950-1000°С.
При термообрабке гранул в интервале температур 100-400°С выделяется содержащая в силикате вода, которая начинает вспучивать коагулированную массу. В интервале температур 700-900°С выделяется из монтмориллонита химически связанная вода (дегидратация), появляется жидкая фаза, за счет повышенного содержания щелочей и выгорают органические примеси, что приводит к началу вспучивания. Заканчивается вспучивание в интервале температур 950-1000°С. В таблице 4 представлены физико-механические показатели пористого заполнителя.
| Таблица 4 | ||||
| Физико-механические показатели пористого заполнителя | ||||
| Показатели | Составы | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Прочности при раскалывании | 2,61 | 2,67 | 2,72 | 1,3-1,45 |
Как видно из таблицы 4, пористые заполнители из предложенных составов имеют более высокую прочность при раскалывании, чем прототип.
Полученное техническое решение при использовании твердого нефтесодержащего отхода сепарации нефтешлама позволяет повысить прочность при раскалывании пористого заполнителя.
Использование техногенного сырья при получении пористого заполнителя способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.
Керамическая масса для изготовления пористого заполнителя, включающая жидкое стекло, хлорид натрия и монтмориллонитовую глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама, который содержит 80,2% тяжелых масел, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| жидкое стекло | 45-65 |
| хлорид натрия | 5-15 |
| твердый нефтесодержащий отход сепарации нефтешлама, | |
| который содержит 80,2% тяжелых масел | 15-20 |
| монтмориллонитовая глина | 15-20 |
