СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИЗОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2004 года по МПК C04B38/00 

Предлагаемое изобретение относится к производству поризованной керамики и может быть использовано для изготовления строительных материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния 15-85, высококальциевая зола-унос от сжигания бурых углей 20-85.

Недостатком указанной смеси является относительно высокая теплопроводность и материалоемкость изделий (средняя плотность составляет 1120-1460 кг/м³).

Технический результат - улучшение теплотехнических характеристик и снижение материалоемкости изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления поризованных изделий, включающая высококальциевую золу-унос и уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 0,5 т/м³, дополнительно содержит просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров, а в качестве порообразователя - сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов:

уплотненный микрокремнезем 24,5-32

высококальциевая зола-унос 60-65

просыпь от боя отработанной угольной

футеровки электролизеров 5-7

сульфатное мыло 3-3,5

Микрокремнезем - ультрадисперсный отход производства кристаллического кремния, имеющий высокую удельную поверхность 25...34 м²/г, низкую насыпную плотность 150...250 кг/м³ и содержащий аморфный оксид кремния до 93 мас.%. Химический состав микрокремнезема, мас.%: SiO₂ – 86-93; Fе₂O₃ - 0,14-1,28; MgO - 1,03-1,20; Na₂O - 0,39-0,46; К₂О - 0,28-0,42; Аl₂О₃ - 0,7-1,05; CaO - 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29.

В связи с низкой насыпной плотностью микрокремнезем перед использованием нуждается в уплотнении (механоуплотнение, гранулирование и др.) для сокращения транспортных расходов и снижения пыления. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема достигает 0,5 т/м³.

Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров - отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. После дробления и грохочения крупные куски демонтированной футеровки утилизируются в металлургическом производстве, а просыпь от дробления с размером частиц до 5 мм не находит себе какого-либо применения и вывозится в отвал. Химический состав отхода, маc.%: SiO₂ - 22,4; Аl₂O₃ - 15,01; Fе₂О₃ - 2,05; СаО - 2,6; MgO - 1,58; F⁺ - дo 15; Na⁺ - дo 15; С - до 67. Преобладающий размер частиц (более 90%) - до 1,25 мм. Насыпная плотность - 760 кг/м³.

Высококальциевая зола-унос образуется от сжигания углей Канско-Ачинского угольного бассейна и имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ - 40...55; Аl₂О₃ - 4...10; Fе₂О₃ - 6...14; CaO - 20...35; MgO - 3...6; К₂О - 0,3...1,5; Na₂O - 0,2...0,5; SO₃ - 0,9...5; СаО_св - 0,3... 13; горючих примесей - не более 2.

Сульфатное мыло является продуктом, снимаемым с поверхности черных щелоков сульфатно-целлюлозного производства при варке целлюлозы из хвойных и лиственных пород древесины, и представляет собой мазеобразную массу от темно-желтого до темно-коричневого цвета. В соответствии с ТУ 13-0281078-28-118-88 химический состав сульфатного мыла, мас.%: жирные, смоляные кислоты и неомыляемые вещества - не менее 40...45%; вода - не более 35...50; общая щелочь в пересчете на NaOH - не более 9. Мыло загрязнено лигнином, таннидами и красящими веществами, а также минеральными компонентами.

Ввод сульфатного мыла обеспечивает образование оптимальной дифференцированной по размеру пористости. При этом крупные поры, образуемые пеной, сочетаются с мелкими, полученными при воздухововлечении. Это предопределяет повышение прочности и теплотехнических характеристик черепка.

Сочетание микрокремнезема, высококальциевой золы-унос и угольной футеровки обуславливает образование при обжиге высокопрочных долговечных кристаллических фаз - полевых шпатов, диопсида, волластонита, армирующих черепок.

Способ изготовления поризованных изделий включает приготовление смеси, сушку и обжиг изделий из сырьевой массы, поризованной в два этапа. Первый этап обеспечивается воздухововлечением при смешивании уплотненного с добавкой сульфатного мыла (1,5...1,8 мас.%) микрокремнезема, золы-унос и просыпью от боя угольной футеровки электролизеров за счет поверхностно-активных свойств жирных и смоляных кислот. Второй этап поризации осуществляется путем ввода технической пены, приготовленной барботажем водного раствора сульфатного мыла (1,5...1,7 мас.%) в вышеназванную массу.

Пример

Изготовление материала осуществляют следующим образом. Микрокремнезем помещают в гранулятор при одновременной подаче водного раствора сульфатного мыла. Уплотненный до насыпной плотности микрокремнезем смешивают роторным смесителем с золой-унос, просыпью от боя угольной футеровки и водой в течение 1...3 мин. В полученную смесь вводят техническую пену, изготовленную путем барботирования воздухом водного раствора сульфатного мыла при соотношении воды и сульфатного мыла 1:1. Готовую смесь заливают в формы, отправляют на сушку при 60...80°С. Обжиг изделий производится при температуре 1000°С.

Составы сырьевых смесей и физико-технические характеристики изделий на их основе предоставлены в табл. 1 и 2.

Литература

1. Патент РФ №2086517, МКИ⁶ С 04 В 35/14, 35/16. Тацки Л.Н., Лохова Н.А., Гершанович Г.Л., Сеничак Е.Б. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий// Бюл. Откр. Изобр, 1997, №22.

Изобретение относится к производству поризованной керамики и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Технический результат - улучшение теплозащитных характеристик изделий и снижение их материалоемкости. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.%: уплотненный микрокремнезем 24,5-32; высококальциевая зола-унос 60-65; просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров 5-7; сульфатное мыло 3-3,5. Способ изготовления пенокерамических изделий из вышеназванной смеси включает приготовление сырьевой массы путем смешивания микрокремнезема, гранулированного при подаче на гранулятор 1,5-1,8 мас.% сульфатного мыла в виде водного раствора, с высококальциевой золой-унос и просыпью от боя угольной футеровки электролизеров, с последующим вводом в полученную сырьевую массу 1,5-1,7 мас.% сульфатного мыла в виде технической пены, приготовленной барботированием воздухом; формование, сушку при 60-80°С и обжиг при 1000°С. Технический результат - улучшение теплозащитных характеристик изделий и снижение их материалоемкости. 2 н.з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Сырьевая смесь для производства поризованной керамики, включающая высококальциевую золу и микрокремнезем, отличающаяся тем, что в качестве микрокремнезема используют уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 500 кг/м³, смесь дополнительно содержит просыпь от боя угольной футеровки электролизеров, а в качестве воздухововлекающей и порообразующей добавки - сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уплотненный микрокремнезем 24,5-32

Высококальциевая зола-унос 60-65

Просыпь от боя отработанной угольной

футеровки электролизеров 5-7

Сульфатное мыло 3-3,5