СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2005 года по МПК C04B35/16 C04B38/06 

Изобретение относится к составам для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, используемых для изготовления строительных конструкций.

Наиболее близким аналогом является сырьевая смесь, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент и порообразователь [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].

Недостатком указанной смеси являются ухудшенные теплотехнические свойства материала, а также избыточная материалоемкость изделий.

Технический результат - снижение средней плотности и материалоемкости изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, дополнительно содержит органоминеральную добавку, в качестве кремнеземистого компонента - микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95%, в качестве порообразователя - угольную футеровку, алюминиевую пудру и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

зола-унос 50,0-53,3микрокремнезем 8,81-9,37алюминиевая пудра 0,06-0,072угольная футеровка 3,12-8,60карбоксиметилцеллюлоза натрия 0,02-0,31вода 33,8-35,07

Микрокремнезем является дисперсным отходом производства кристаллического кремния, имеет малый размер частиц (0,1...3 мкм) и, как следствие, высокую удельную поверхность (более 250 тыс. см²/г). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния. Химический состав микрокремнезема (мас.%): SiO₂ 90...95; Al₂O₃ до 0,8; Fe₂О₃ до 0,8; СаО 1,6; MgO до 1,2; SiC до 5; С_общ до 9; К⁺ до 0,25; Na⁺ до 0,06; п.п.п. до 20.

Золы-уносы от сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна (Ирша-Бородинское, Назаровское, Березовское месторождения) являются высококальциевыми и содержат, мас.%: SiO₂ 21...55; Al₂О₃ 4...11; Fe₂О₃ 6...16; СаО 20...46; MgO 3...6; К₂О 0,2...1,5; Na₂O 0,2...0.6; SO₃ 0,9...9; СаО_св 3...13; горючих примесей не более 2...2,5.

Угольная футеровка - отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. Химический состав угольной футеровки (мас.%): С 57,31; Na 12,5; Al 4,15; F 11,97; Fe₂O₃ 0,69; S 0,15.

Введение в сырьевую смесь натрийсодержащей угольной футеровки и микрокремнезема позволяет получить в отформованном сырце минеральную связку (R₂O·nSiO₂·mH₂O) по типу золощелочного вяжущего, что обеспечивает формирование массива с достаточной распалубочной прочностью. При последующем обжиге отщепление химически связанной воды при дегидратации минеральной связки дополнительно поризует керамический черепок. Средняя плотность материала при этом снижается.

Наиболее близок к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту способ, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].

Недостатками указанного способа являются высокая теплопроводность материала и невозможность бездефектного формования сырца из масс на основе непластичных, высокодисперсных техногенных отходов.

Технический результат - снижение средней плотности и расширение сырьевой базы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающем приготовление смеси, формование, сушку при 100°С и обжиг при 800°С, дополнительно смесь после заливки в форму вспучивают вибрацией.

Пример:

Процесс приготовления сырьевой смеси включает следующие операции. Сухие компоненты дозируют, тщательно перемешивают и вводят воду затворения (t=40...60°C) и предварительно замоченную в воде карбоксиметилцеллюлозу натрия. Смесь перемешивают в течение 3-4 минут, после этого вводится суспензия алюминиевой пудры и смесь перемешивается не более 1 минуты. После заливки смазанную и герметично собранную форму смесь подвергают вибрации, в процессе которой происходит взаимодействие алюминиевой пудры с оксидом кальция, содержащимся в золе-уносе. Сырец выдерживается в формах в течение суток, затем срезается "горбушка", производится распалубливание, полуфабрикат высушивается при температуре 100°С, обжиг производится при 800°С.

Состав и физико-механические показатели изделий представлены в табл.1 и 2.

Таблица 1.КомпонентыКоличество, мас.%123Зола-унос53,348,5450,0Микрокремнезем9,378,68,81Алюминиевая пудра0,0720,060,07Карбоксиметилцеллюлоза натрия0,310,190,02Угольная футеровка3,128,66,03Вода33,834,0135,07

Таблица 2.СоставТемпература обжига, °ССредняя плотность, кг/м³Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м °С)Прототип700...1000900...15000,353...0,67018004250,08828004180,06438004090,086Примечание. Теплопроводность прототипа рассчитана по эмпирической формуле В.Н.Некрасова

где λ - теплопроводность, (Вт/м °С); ρ_m - средняя плотность материала, т/м³.

Изобретение относится к составам для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, используемых для изготовления строительных конструкций. Технический результат - повышение прочности, снижение себестоимости материала, расширение сырьевой базы. Сырьевая смесь для изготовления керамических материалов ячеистой структуры содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем 8,81-9,37, зола-унос 50,0-53,3, угольная футеровка 3,12-8,6, алюминиевая пудра 0,06-0,072, карбоксиметилцеллюлоза натрия 0,02-0,31, вода 33,8-35,07. Способ изготовления керамических материалов включает приготовление смеси, формование, вспучивание вибрацией, сушку при температуре 100°С и обжиг при температуре 800°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сырьевая смесь для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнеземистого компонента микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95 %, а в качестве поробразователя - угольную футеровку, алюминиевую пудру и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Зола-унос 50,0-53,3Микрокремнезем 8,81-9,37Угольная футеровка3,12-8,6Алюминиевая пудра 0,06-0,072Карбоксиметилцеллюлоза натрия 0,02-0,31Вода 33,8-35,07