Композиция для производства водостойкого пористого заполнителя

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. Технический результат заключается в повышении прочности при сжатии за счет повышения коэффициента размягчения пористого заполнителя. Указанный технический результат достигается тем, что в композицию для получения водостойкого пористого заполнителя, включающую натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см³ и хлористого натрия, размолотого до размера менее 0,3 мм, дополнительно вводят горелые породы, содержащие мас.%: SiO₂ - 38-40, Al₂O₃ - 16-18, Fe₂O₃ - 7-8, CaO - 11-13, SO₃ - 3-5, R₂O - 0,5-1, п.п.п. - 16-20 при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см³ - 50-70, хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм - 1-3, горелые породы - 22-49. 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/.

Недостатком указанного состава керамической массы являются относительно низкая прочность 1,7-1,9 МПа.

Известна композиция для получения водостойкого пористого заполнителя состава, мас.%: натриевого жидкого стекла плотностью 1,41 г/см³ - 50-75, хлорида натрия, размолотого до размера менее 0,3 мм - 1-3, отхода от углеобогащения методом флотации с содержанием глинистой составляющей не менее 71% - 22-49 /Патент №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, БИ №21/.

Недостатком указанного состава является относительно низкие прочность при сжатии (0,14-0,26) и коэффициент размягчения (55-92%).

Данное техническое решение принято за прототип.

Техническим результатом является повышение прочности при сжатии и коэффициента размягчения пористого заполнителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в композицию для получения водостойкого пористого заполнителя, включающую натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см³ и хлористого натрия, размолотого до размера менее 0,3 мм, дополнительно вводят горелые породы с содержанием, мас.%: SiO₂ - 38-40, Al₂O₃ - 16-18, Fe₂O₃ - 7-8, CaO - 11-13, SO₃ - 3-5, R₂O - 0,5-1, п.п.п. - 16-20 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевое жидкое стекла плотностью 1,41 г/см3	50-70
хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм	1-3
горелые породы с содержанием глинистой составляющей
не менее 50% и потери при прокаливании не менее 16%	22-49

Горелые породы, образовавшиеся после самовозгорания горючих сланцев, использовались в качестве тонкомолотого наполнителя для получения водостойкого пористого заполнителя. Образуются горелые породы в местах добычи сланцев. Сланец, который не удалось в процессе добычи отделить от пустой породы, направляется в отвал. В терриконах при совместном хранении пустых пород и сланцев за счет повышенного количества в смешанных отвальных массах органических соединений происходит самовозгорание, которое приводит к образованию большого количество отхода - горелых пород. Горелые породы представляют собой продукт низкотемпературного обжига при самовозгорании породы (смесь глины и сланцев) в терриконах в окислительной среде. Количество горелых пород в терриконах составляет от 75 до 90% от объема отвала. Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев представлен в таблице 1.

Таблица 1
Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев
SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	SO3	R2O	П.п.п.
38-40	16-18	7-8	11-13	3-5	0,5-1	16-20

Горелые породы, в отличие от глинистых компонентов, хотя и содержат более 50% глинистых минералов, но не обладают пластичностью и связующей способностью.

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 содержание в горелых породах глинистой составляющей (не менее 50%), а газовыделение - содержание в горелых породах - 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 глиносодержащего компонента - горелые породы, содержащие 50% глинистых минералов, более 16% п.п.п. и размолотые до прохода через сито 0,14 мм.

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 глиносодержащий компонент и хлорид натрия, которые тщательно перемешивались, 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 глиносодержащий компонент - горелые породы	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	2,00	2,05	2,12	0,14-0,26
Насыпная плотность, кг/м3	120	150	195	85-170
Потери при 5-минутном кипячении, %	0,11	0,1	0,09	0,12-0,7
Коэффициент размягчения, %	93	93,5	94	55-92

Как видно из таблицы 3, пористые заполнители из предложенных составов имеют более высокие прочность на сжатие и коэффициент размягчения, чем прототип.

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.

Композиция для получения 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 горелые породы с содержанием, мас.%: SiO₂ 38-40, Al₂O₃ 16-18, Fe₂O₃ 7-8, CaO 11-13, SO₃ 3-5, R₂O 0,5-1, п.п.п. 16-20 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3	50-70
хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм	1-3
горелые породы с содержанием глинистой составляющей
не менее 50% и потери при прокаливании не менее 16%	22-49