Композиция для производства водостойкого пористого заполнителя
Владельцы патента RU 2478084:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)
Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к производству пористых заполнителей на основе жидкого стекла, предназначенных для изготовления легких бетонов, а также теплоизоляционных засыпок. Композиция для производства водостойкого пористого заполнителя содержит, мас.%: натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 50-75, хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм, 1-3, золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев с содержанием, мас.%: SiO2 - 3,5; Al2O3 - 15,8; Fe2O3 - 8,2; CaO - 12,5; MgO - 2,1; R2O - 5,4; п.п.п. 18,5 22-49. Технический результат - повышение прочности при сжатии и коэффициента размягчения пористого заполнителя. 3 табл.
Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к производству пористых заполнителей на основе жидкого стекла, предназначенных для изготовления легких бетонов, а также теплоизоляционных засыпок.
Известна композиция для получения керамзита (пористого заполнителя) состава, мас.%: отходы флотации углеобогащения - 60, модифицированное жидкое стекло - 40 /Денисов Д.Ю. Использование отходов флотации углеобогащения в производстве керамзита /Д.Ю.Денисов, И.В.Ковков, В.З.Абдрахимов // Башкирский химический журнал. - 2008. - Том 15. - №2. - С.107-109/ [1].
Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая прочность 1,7-1,9 МПа.
Наиболее близким к изобретению является композиция для получения водостойкого пористого заполнителя состава, мас.%: натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 - 50-75, хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм, - 1-3, отход от углеобогащения методом флотации с содержанием глинистой составляющей не менее 71% - 22-49 /Пат. 24067008 Российской Федерации, МПК C04B 14/24. Способ получения водостойкого пористого заполнителя /Мизюряев С.А., Иванова Н.В., Жигулина А.Ю., Мамонов А.Н.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный архитектурно-строительный университет; заявлено 20.01.2009; опубл. 20.12.2010, Бюл. №21/ [2].
Недостатком указанного состава является относительно низкие прочность при сжатии (0,14-0,26) и коэффициент размягчения (55-92%). Принят за прототип.
Сущность изобретения - повышение прочности при сжатии и коэффициента размягчения пористого заполнителя.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности при сжатии и коэффициента размягчения пористого заполнителя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известную композицию для получения водостойкого пористого заполнителя, включающую натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 и хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм, дополнительно вводят золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев с содержанием, мас.%: SiO2 - 35,5; Al2O3 - 15,8; Fe2O3 - 8,2; CaO - 12,5; MgO - 2,1; R2O - 5,4; п.п.п. 18,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 | 50-75 |
| хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм | 1-3 |
| золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев | 22-49 |
Вид топлива и процесс его сгорания являются основными факторами, влияющими на химический и гранулометрический составы золошлакового материала. Горючий сланец с шахт Кашпирского рудника доставлялся на Сызранскую ТЭС по железной дороге, загружался в приемные бункеры и ленточными питателями подавался в молотковые дробилки и измельчался до 15 мм. Ленточным транспортером размолотый сланец поступал в расходные бункеры, откуда через тарельчатые питатели подавался в шахтные мельницы на вторую стадию измельчения. Потоком воздуха тонкий порошок через специальную форсунку вдувался в топку паровых водотрубных котлов. На Сызранской ТЭС сжигалось около 400 тыс.т сланцев в год, что при средней ее зольности в 70% обеспечивает получение примерно 280 тыс.т золошлакового материала в год.
Минералогический состав золошлакового материала представлен в виде неорганической и органической фаз. Неорганическая фаза включает аморфную и кристаллическую составляющие. Аморфная составляющая представлена стеклом и аморфизированным глинистым веществом. Кристаллическая составляющая включает, во-первых, слабоизмененные зерна минералов исходного топлива (кварц, полевые шпаты), а во-вторых, кристаллические новообразования, возникшие при сжигании топлива: муллит, гематит, анортит, волластонит и др.
Химический состав золошлакового материала от сгорания горючих сланцев представлен в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||
| Химический состав золошлакового материала от сгорания горючих сланцев | ||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | R2O | П.п.п. |
| 35,5 | 15,8 | 8,2 | 12,5 | 2,1 | 5,4 | 18,5 |
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 обеспечит жидкое стекло и содержание в золошлаковом материале от сгорания горючих сланцев - органики (п.п.п., таблица 1).
Для приготовления сырьевой смеси использовались следующие компоненты:
1) товарное натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 (см. ГОСТ 13075-81);
2) хлористый натрий (ГОСТ 13830-97, производства ОАО «Бассоль»), размолотый до размера менее 0,3 мм;
3) в качестве тонкомолотого компонента - золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Композиции (таблица 2) для производства пористого заполнителя готовили путем тщательного перемешивания всех компонентов, аналогично технологии, представленной в прототипе. Получение смеси производилось в мешалке принудительного действия в следующем порядке. Сначала в мешалку загружались тонкомолотый золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев, затем в готовую сухую смесь при включенной мешалке заливалось натриевое жидкое стекло тонкой струйкой. Перемешивание производилось до получения однородной массы, но менее 5 минут.
| Таблица 2 | ||||
| Составы композиции для производства пористого заполнителя | ||||
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Натриевое жидкое стекло | 75 | 60 | 50 | 50-75 |
| Хлорид натрия | 3 | 2 | 1 | 1-3 |
| Тонкомолотый глиносодержащий компонент - отход от углеобогащения | - | - | - | 22-49 |
| Тонкомолотый золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев | 22 | 38 | 49 | - |
Полученная смесь системой ножей разрезалась на отдельные гранулы, которые термообрабатывались при 250-300°C в печном грануляторе, вспучиваясь при этом и образуя шарообразные высокопористые гранулы. Полученные гранулы помещались в электрическую печь, разогретую до температуры 790°C, и выдерживались там 10 минут. После изотермической выдержки гранулы охлаждались при скорости охлаждения 40°C/мин. Физико-механические показатели пористого заполнителя представлены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| Физико-механические показатели пористого заполнителя | ||||
| Показатель | Состав | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Прочность на сжатие, МПа | 2,20 | 2,23 | 2,22 | 0,14-0,26 |
| Насыпная плотность, кг/м3 | 130 | 160 | 210 | 85-170 |
| Потери при 5-минутном кипячении, % | 0,10 | 0,07 | 0,05 | 0,12-0,7 |
| Коэффициент размягчения, % | 94 | 95,5 | 96 | 55-92 |
Как видно из таблицы 3, пористые заполнители из предложенных составов имеют более высокие прочность на сжатие и коэффициент размягчения, чем прототип.
Полученное техническое решение при использовании предложенных составов позволяет повысить прочность на сжатие и коэффициент размягчения пористого заполнителя.
Использование техногенного сырья при получении пористого заполнителя способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.
Источники информации
1. Денисов Д.Ю. Использование отходов флотации углеобогащения в производстве керамзита /Д.Ю.Денисов, И.В.Ковков, В.З.Абдрахимов // Башкирский химический журнал. - 2008. - Том 15. - №2. - С.107-109.
2. Пат. 24067008 Российская Федерация, МПК C04B 14/24. Способ получения водостойкого пористого заполнителя. /Мизюряев С.А., Иванова Н.В., Жигулина А.Ю., Мамонов А.Н.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный архитектурно-строительный университет; заявлено 20.01.2009; опубл. 20.12.2010, Бюл. №21.
Композиция для производства водостойкого пористого заполнителя, включающая натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 и хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев с содержанием мас.%: SiO2 - 35,5; Al2O3 - 15,8; Fe2O3 - 8,2; CaO - 12,5; MgO - 2,1; R2O - 5,4; п.п.п. 18,5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3 | 50-75 |
| хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм | 1-3 |
| золошлаковый материал от сгорания горючих сланцев | 22-49 |
