СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2006 года по МПК C04B28/26 C04B111/40 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве зернистого теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства.

Известен способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2177921, 2002], включающий приготовление высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 4-7, грануляцию и термообработку сырцовых гранул. Высокомодульное жидкое стекло получают гидротермальной обработкой при 68-73°С и атмосферном давлении в течение 5-10 мин суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния состава: 83-93 масс.% SiO₂ и 6-16 масс.% углеродистых примесей - графита (С) и карборунда (SiC) в щелочном растворе гидроксида натрия при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т=0,94-1,008, термообработку сырцовых гранул проводят при 350-400°С в течение 20-30 мин.

Недостатками известного способа получения являются увеличенные энергозатраты вследствие длительного режима термической обработки сырцовых гранул и повышенная насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала.

Известен способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2177462, 2001], включающий приготовление и грануляцию сырьевой смеси с последующей термообработкой. Сырьевую смесь готовят из микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния с размером частиц (0,01-0,1)×10^-6 м, имеющего состав: 83-93 масс.% SiO₂ и 6-16 масс.% углеродистых примесей, раствора гидроксида натрия и воды, подогретой до 85-95°С при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т=0,813-1,0, а термообработку проводят при 350-400°С в течение 20-30 мин.

Недостатками известного способа получения являются увеличенные энергозатраты за счет использования подогретой воды и длительного режима термической обработки сырцовых гранул, а также повышенная насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2246462, 2003]. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду и дополнительно гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н - водный раствор метилсиликоната натрия с концентрацией 26,2% при следующем соотношении компонентов, масс.%: микрокремнезем - 41,20; раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂О - 21,38; ГКЖ-11Н с концентрацией 26,2% - 0,21-0,62; вода - остальное. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси включает приготовление суспензии из микрокремнезема, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальную обработку суспензии, грануляцию полученных сырцовых гранул с последующей термообработкой при 350÷400°С. При получении теплоизоляционного материала из сырьевой смеси для приготовления суспензии дополнительно используют гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н - водный раствор метилсиликоната натрия с концентрацией 26,2%, гидротермальную обработку суспензии проводят при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, сырцовые гранулы предварительно термообрабатывают при 100°С в течение 10 мин, а продолжительность последующей термообработки при 350-400°С составляет 10 мин.

Недостатками сырьевой смеси и способа являются повышенные энергозатраты вследствие двухстадийного режима термообработки сырцовых гранул, относительно высокая насыпная плотность и относительно низкая общая пористость гранулированного теплоизоляционного материала.

Техническим результатом изобретения являются снижение энергозатрат за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, уменьшение насыпной плотности и повышение общей пористости гранулированного теплоизоляционного материала.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду, причем она дополнительно содержит карамель - отход сульфатно-целлюлозной переработки древесины при следующем соотношении компонентов, масс.%: микрокремнезем - 41,4; карамель - 0,2-0,8; раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O - 21,5; вода - остальное.

Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси характеризуется тем, что включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.

Микрокремнезем конденсированный представляет собой пылевидный материал, состоящий из ультрадисперсных частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов.

Микрокремнезем получают путем отбора материала с рукавных или электрических фильтров системы газоочистки печей. Микрокремнезем имеет насыпную плотность в пределах 150-300 кг/м³, удельную поверхность 2500-3400 м²/кг и следующий химический состав (масс.%): SiO₂ - 90,79; Al₂О₃ - 0,79; Fe₂О₃ - 0,45; CaO - 0,36; MgO - 1,08; Na₂O - 0,43; К₂О - 0,36; потери при прокаливании - 4,38.

Свойства микрокремнезема соответствуют требованиям ТУ 5743-048-02495332-96.

Карамель является отходом сульфатно-целлюлозной переработки древесины и представляет собой шлакоподобные куски темно-коричневого цвета, легко размалываемые в порошок и растворимые в щелочах. Карамель отлагается на стенках реакторов в процессе инверсии предгидролизата (обработанной водной средой при температуре 170°С древесной щепы). Инверсия (кислотная обработка) длится 10-12 часов при температуре 95-100°С и концентрации кислоты (H₂SO₄) 0,4-0,6%. Среднемассовая молекулярная масса карамели μω=4000. Степень полидисперсности (соотношение среднемассовой и среднечислительной молекулярных масс) μω/μ_n=2,2. Формула макромолекулы карамели построена из фенилпропановых структурных единиц С₆-С₃. Элементный состав карамели (масс.%): углерод - 63,6; водород - 6,3; кислород - 30,1.

Свойства карамели соответствуют требованиям ТУ 13-7308058-08-88.

Свойства раствора гидроксида натрия соответствуют требованиям ГОСТ 2263-79. Гидроксид натрия может быть использован в виде водного раствора различной концентрации. Концентрация раствора гидроксида натрия в составе сырьевой смеси 45,22%, а его количество указано в пересчете на Na₂O.

Вода соответствует требованиям ГОСТ 23732-79.

Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала заключается в следующем: необходимое количество микрокремнезема, карамели, раствора гидроксида натрия и воды перемешивают в течение 1-1,5 мин до получения суспензии. Далее гидротермальной обработкой суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин получают высокомодульную жидкостекольную композицию, которая поступает в экструдер. Сформированные сырцовые гранулы опудриваются микрокремнеземом и поступают на термообработку в сушильный барабан. Термообработка заключается в низкотемпературном вспучивании сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.

В таблице 1 приведены сравнительные результаты предлагаемого и известного способов.

В таблице 2 приведены показатели качества предлагаемого и известного материалов.

Таблица 1.ПоказателиСпособ известныйпредлагаемыйКоличество стадий термообработки, шт.21Общее время термообработки, мин2010

Таблица 2.ПоказателиМатериал известныйпредлагаемыйНасыпная плотность, кг/м³80-12071,2-111,6Общая пористость, %78-9093,4-95,1

Представленные в таблицах 1-2 данные свидетельствуют о том, что предлагаемые сырьевая смесь и способ позволяют снизить энергозатраты за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, а также на 7-11% снизить насыпную плотность и на 5,7-19,7% повысить общую пористость гранулированного теплоизоляционного материала.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве гранулированного теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства. Технический результат - снижение энергозатрат за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, уменьшение насыпной плотности и повышение общей пористости гранулированного теплоизоляционного материала. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала содержит, масс.%: микрокремнезем - 41,4, карамель - отход сульфатно-целлюлозной переработки древесины - 0,2-0,8, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O - 21,5, вода - остальное. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из указанной выше сырьевой смеси включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала, включающая микрокремнезем, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карамель - отход сульфатно-целлюлозной переработки древесины, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Микрокремнезем41,4Карамель0,2-0,8Раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O21,5ВодаОстальное