СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2009 года по МПК C01B33/32 C04B12/04 

Изобретение относится к строительству и касается промышленности строительных материалов, а именно к способу получения минеральных вяжущих кремнеземистого состава, и может быть использовано при производстве жидкого стекла, неармированных и армированных химически стойких изделий - камней, жаростойких и огнеупорных материалов, тяжелых (в том числе самовыравнивающихся), высокопрочных, водостойких и водонепроницаемых бетонов, высокопрочных реакционно-порошковых (безщебеночных) дисперсно-армированных бетонов, бетонов общего назначения повышенной прочности с использованием каменной муки, минерально-шлаковых бетонов, геосинтетических безцементных бетонов, аэродромных и дорожных покрытий, ячеистых и легких бетонов, пеносиликатов и пеностеклокерамики (в том числе гранулированных), пеностекла, ячеистой и другой керамики, керамического и силикатного кирпича, клея, красок, мастик и замазок, а также в литейном производстве и в других областях.

Из уровня техники известен способ получения минерального вяжущего кремнеземистого состава, включающий мокрый помол в щелочной среде кремнеземсодержащего сырьевого материала и стабилизацию полученного вяжущего. Мокрый помол кремнеземсодержащего материала производят в две стадии на последовательно установленных двух гомогенизаторах с шнековым питателем, конической рабочей и разгружающей частями. В первом гомогенизаторе помол производят при влажности 25% и температуре 20-60°С. Во втором гомогенизаторе измельчение материала производится в рабочей зоне гомогенизатора, дополнительно снабженной веретенообразными конусными элементами при 100%-ной влажности. Используемую в качестве разжижающей добавки воду предварительно подвергают электролизу до достижения в ней щелочной среды с рН 11,5-12,5, при этом рН суспензии поддерживают 9,8-10,5 (RU 2118304, 27.08.1998).

Недостатком известного способа является недостаточное качество вяжущего.

Известен способ изготовления бетонной смеси. В смеситель принудительного действия последовательно вводят весовые доли кремнезема, молотого кварцевого песка, мелкого и крупного заполнителей. После перемешивания сухих компонентов в течение 40-60 секунд добавляют водный раствор щелочи - гидроксида натрия или жидкого стекла, перемешивание продолжается еще в течение 1,5-3 минут до получения однородной массы. Приготовленную таким образом бетонную смесь укладывают в форму установки для формования изделий, в которой осуществляются активация зерен бетонной смеси, ее гомогенизация и перемешивание. Изделие из кремнебетонной смеси подвергают автоклавной обработке в режиме 2,5-3+8-15+4 ч при давлении 1,2 МПа (RU 2167119, 20.05.2001).

Недостатками данного способа являются длительность процесса, сравнительно низкие свойства получаемого изделия и низкие прочностные свойства.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ получения жидкого стекла путем растворения кремнисто-опалового сырья природного и техногенного происхождения в едких щелочах, включающий дозирование компонентов шихты, предварительное перемешивание кремнисто-опалового сырья с водой с последующим введением твердого гидроксида щелочного металла и тепловую обработку реакционной смеси при атмосферном давлении. Тепловую обработку реакционной смеси ведут без подвода внешнего тепла за счет теплоты реакции растворения твердого гидроксида щелочного металла и образования гидросиликатов щелочного металла при 96-100°С в течение от 0,5 до 2 ч до прекращения выделения пузырьков газа, после чего готовое жидкое стекло охлаждают со скоростью от 80 до 100°С в час (RU 2189941, 27.09.2002).

Однако указанный способ не устраняет перечисленные выше недостатки.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такого способа приготовления ультрадисперсного вяжущего материала, который исключал бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении технологичности, прочностных свойств и физико-механических характеристик минерального вяжущего, улучшении качества получаемого вяжущего материала, снижении энергоемкости при его получении.

Указанный технический результат достигается в способе приготовления ультрадисперсного вяжущего материала, в котором предварительно измельченное до 1,0 мм или до 50 мм дисперсное минеральное сырье, содержащее аморфный кремнезем, диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90-100°С, при этом дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно-кавитационным способом, причем на одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1-4 массовые части аморфного кремнезема, дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30-120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 0,002-20 мкм.

В качестве минерального сырья используют как ископаемое сырье: опоку, диатомиты, трепела, радиоляриты, спонголиты, цеолиты, опоковидные песчанники, мергель, мергелистые глины, бентониты, так и сырье искусственного происхождения: стекло, шлаки, зола - унос, ультрадисперсный микрокремнезем, промышленные пыли, зола шелухи риса.

В качестве гидроксида щелочного металла используют едкий натр, едкий калий, сульфатно-содовую смесь, а также смесь соды и гашенной извести.

Предварительно измельченное до 1,0 мм минеральное сырье - это опока, стекло и другое прочное сырье.

Предварительно измельченное до 50 мм минеральное сырье - это диатомит, трепел, мергель и другое растворимое, мягкое сырье.

Дисперсное минеральное сырье - это зола, ультрадисперсный микрокремнезем и др.

Минеральное сырье диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90-100°С.

Предварительное введение в воду твердого гидрооксида щелочного металла приводит к ускоренному разогреву смеси за счет теплоты реакции растворения твердого гидрооксида щелочного металла и образования гидросиликатов щелочного металла при дальнейшем введении минерального сырья.

В совокупности активная дезинтеграция, смешение и разогрев от эффекта кавитации и химических реакций растворения твердого гидрооксида щелочного металла и образования гидросиликатов щелочного металла при атмосферном давлении происходит не более 5 минут, что приводит к ускоренному получению ультрадисперсного вяжущего материала.

Дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно-кавитационным способом, причем на одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1-4 массовые части аморфного кремнезема, дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30-120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 0,002-20 мкм.

В качестве содержащего аморфный кремний минерального сырья используют как ископаемые (опоки, диатомиты, трепела, радиоляриты, спонголиты, цеолиты, опоковидные песчанники, мергель, мергелистые глины, бентониты и др.), так и искусственные (стекло, шлаки, зола - унос ТЭЦ, ультрадисперсный микрокремнезем, промышленные пыли, зола шелухи риса и др.).

В качестве гидроксида щелочного металла используют едкий натр, едкий калий, сульфатно-содовую смесь, а также смесь соды и гашеной извести (реакция каустификации).

Пример 1.

В качестве минерального сырья использовалась высококремнистая опока с применением NaOH.

25% масс. опоки содержит 94% масс. аморфного кремнезема SiO₂. Предварительно измельченную до 1,0 мм опоку диспергируют в водном растворе гидроксида натрия - 75% масс. с сопутствующей дезинтеграцией (с одновременным измельчением) посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90°С.

Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом, то есть происходит разогрев смеси за счет химической реакции и кавитации в совокупности в виде 8,33% водного раствора гидроксида натрия.

На одну массовую часть гидрооксида натрия вводят 3,76 массовые части аморфного кремнезема (1:3,76), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 120 циклов (то есть составляет 120 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемой смеси) проводят до гранулометрических размеров 0,002-20 мкм.

Состав для приготовления ультрадисперсного вяжущего материала из опоки включает:

Опока - 25% масс.

NaOH - 6,25% масс.

Вода - 68,75% масс.

Вяжущий материал, полученный реакционно-кавитационным способом, представляет собой молекулярно-дисперсный водный раствор силикатов щелочных металлов, которые находятся в гомогенизированном состоянии в смеси (жидкость-паста).

Плотность получаемого вяжущего материала составляет 1,3-2,2 г/см³.

Далее ультрадисперсный вяжущий материал подается в необходимом количестве для различных производств или при необходимости на охлаждение.

Указанный состав вяжущего материала из опоки проявляет наилучшие качества для производства ячеистых бетонов неавтоклавного твердения, так как он обладает наиболее высокими и стабильными показателями по содержанию аморфного кремния среди ископаемых минеральных ресурсов (в среднем 70-90%), в нем наименьшее содержание нежелательных примесей (глины, органики).

Кроме этого, с целью удешевления производства ультрадисперсного вяжущего материала разработана следующая рецептура из опоки или диатомита, соды и извести.

Сода и известь в водном растворе взаимодействуют при обычной температуре с образованием щелочи NaOH и карбоната кальция по реакции

Са(ОН)₂+Nа₂СО₃=2NaOH+СаСО₃

Реакция каустификации протекает быстро - на каждые 74 весовых единицы Са(ОН)₂ и 106 весовых единицы соды образуется 80 весовых единиц щелочи и 100 весовых единиц СаСО₃. В связи с тем, что гашеная известь имеет высокую дисперсность содержание воды при производстве должно быть более высоким, чем вяжущего материала на щелочи.

Чтобы вяжущий материал на соде в готовом виде не сгущался за счет присутствия молекулярно-дисперсного карбоната кальция доля воды должна быть дополнительно увеличена:

Известь II сорта 4,85% масс. Сода 6,45% масс. Диатомит 19,35% масс. Вода 69,35% масс.

Приготовленный реакционно-кавитационным способом содовый ультрадисперсный вяжущий материал является лучшим при производстве клея для строительных блоков и плиток, силикатных, силикатно-полимерных, водоэмульсионных красок и т.д.

Приготовленный реакционно-кавитационным способом калиевый ультрадисперсный вяжущий материал отличается большей водостойкостью покрытий в отличие от натриевого вяжущего материала, поэтому предпочтительнее его применение в производстве фасадных красок, автодорог, фундаментов, мостов, перекрытий, бассейнов и других изделий, постоянно контактирующих с водой. Также он повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетонов и ячеистых бетонов.

Ультрадисперсный вяжущий материал (натриевый, содовый, содово-сульфатный или калиевый) сильно ускоряет процессы твердения цементов.

Растворимый ультрадисперсный вяжущий материал представляет собой коллоидный раствор натриевых и других (в зависимости от применяемой щелочи) силикатов в воде.

Химический состав ультрадисперсного вяжущего материала может быть выражен формулой

Na₂O×nSiO₂+mH₂O+оксиды металлов

Из нее видно, что ультрадисперсный вяжущий материал не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться. Отношение SiO₂:Na₂O=М, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия, называется силикатным модулем вяжущего материала. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.06. до 3.5.

Количество воды может быть самым различным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого ультрадисперсного вяжущего материала меняется его консистенция - "плотность", измеряемая градусами шкалы Боме или показаниями удельного веса. Получаемый вяжущий материал плотностью 1,3-2,2 кг/л на месте работ при необходимости разбавляется водой до нужной концентрации.

При добавлении растворимого ультрадисперсного вяжущего материала к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются (см. Таблицу 1). Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом, содержащемся в вяжущем материале, и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению

3Nа₂О×SiO₂+3СаО×Аl₂О₃×nН₂О=3СаSiO₃×nH₂O+3Na₂O×Al₂O₃

Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем набора прочности.

Кроме того, происходит еще одна реакция между «жидким стеклом», содержащемся в вяжущем материале, и известью, находящейся в цементе, с образованием силиката кальция

Na₂O×2SiO₂+СаО=Na₂O×SiO₂+CaSiO₃

Силикат кальция - очень прочный и плотный материал. Пористый кусок, например, негашеной извести, обработанный ультрадисперсным вяжущим материалом или его раствором, становится настолько плотным и прочным, что его можно полировать. Отлагаясь в порах твердеющего камня, силикат кальция придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.

Вот эта совокупность свойств - ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства - за счет кальматирующего действия силиката кальция и обуславливает очень широкое применение ультрадисперсного вяжущего материала в качестве добавки для получения водонепроницаемого бетона для аварийных работ: заделка протечек, зачеканка швов, гидроизоляция бассейнов и т.д.

Влияние добавки растворимого ультрадисперсного вяжущего материала на сроки схватывания цемента показано в табл.1.

Таблица 1 Добавка растворимого вяжущего, в % от массы цемента Начало схватывания (час-мин) Конец схватывания (час-мин) 0 1-40 5-05 100 0-20 2-00 200 0-10 0-40

Ультрадисперсный вяжущий материал из-за применения различных содержащих аморфный кремнезем минеральных ископаемых и отходов производств часто бывает непостоянным как по химическому составу, так и по плотности. Проконтролировать этот показатель поможет табл. 2.

Зависимость удельного веса растворов вяжущего от процентного содержания растворенного силиката приведена в табл.2.

Таблица 2 Состав, % Содержание растворенного силиката, % ^оВе, градусы Веме Удельный вес, г/см³ Силикатный модуль вяжущего Na₂O SiO₂ 0,64 1,05 1,69 2,3 1,0061 1,69 1,90 3,13 5,03 8,0 1,0584 4,04 6,65 10,69 14,0 1,1069 6,02 9,91 15,93 20,4 1,1673 10,14 16,70 26,84 33,2 1,2970 12,04 19,82 31,86 39,2 1,3705 13,00 21,40 34,40 41,7 1,4037 13,93 22,94 36,87 44,4 1,4414 2,99 5,98 8,97 11,1 1,0829 2,06 4,50 9,00 13,50 17,0 1,1328 6,06 12,12 18,18 22,0 1,1789 8,43 16,86 25,29 30,5 1,2664 9,38 18,76 28,14 33,7 1,3028 10,53 21,06 31,59 33,7 1,3426 11,12 22,24 33,36 38,8 1,3653 11,55 23,10 34,65 40,3 1,3849 12,01 24,02 36,03 41,6 1,4023   12,43 24,86 37,29 42,8 1,4188 12,89 25,78 38,67 44,5 1,4428 17,20 34,40 51,60 55,6 1,6219 18,42 36,84 55,26 58,8 1,6821 0,52 1,21 1,73 2,1 1,0147 2,40 1,03 2,41 3,44 4,4 1,0313 3,02 7,06 10,08 12,4 1,0935 4,99 11,66 16,65 20,0 1,1600 8,29 19,64 27,93 32,3 1,2866 2,44 9,25 21,92 31,17 35,7 1,3266 10,20 24,17 34,37 39,8 1,3783 10,82 25,64 36,46 41,2 1,3969 11,40 27,00 38,40 43,1 1,4230 11,98 28,39 40,37 45,2 1,4629 0,55 1,80 2,35 2,6 1,0183 3,36 2,06 6,72 8,78 9,9 1,0733 3,03 9,89 12,92 14,8 1,1499 4,03 13,15 17,18 18,9 1,1137 5,08 16,58 21,66 23,5 1,1934 5,97 19,49 25,46 28,1 1,2404 6,49 21,18 27,67 30,4 1,2653 6,88 22,46 29,34 32,0 1,2832 7,47 24,38 31,85 34,9 1,3170 8,04 26,24 34,28 37,4 1,3476

Основные характеристики ультрадисперсного вяжущего материала по техническим условиям приведены в табл.3.

Таблица 3 Наименование показателя Норма ультрадисперсного вяжущего Внешний вид Однородная жидкость или паста без механических включений, видимых невооруженным глазом - кремового, желтого, серого, графитового и коричневого цвета Массовая доля диоксида кремния, % не менее 10 Массовая доля оксида алюминия и оксида железа, % не более 15 Массовая доля оксида кальция, % не более 40 Массовая доля оксида серы, % не более 0,3 Массовая доля оксида
натрия (калия), % не менее 8 Силикатный модуль, не менее 1,69

Вяжущий материал, приготовленный реакционно-кавитационным способом из опоки или другого сырья, содержащего аморфный кремнезем, является основой для ускоренного (до 6 раз) производства ячеистого бетона неавтоклавного твердения за счет «подстегивания» кинетики набора прочности химическим путем.

При производстве ячеистых бетонов ультрадисперсный вяжущий материал повышает потребность растворной смеси в воде (табл.4).

Таблица 4   Добавка Вода, мл Расплыв на встряхивающем столике, мм 1 Нет добавки 225 153 2 Содовый вяжущий материал 175 144 3 Щелочный вяжущий материал 125 154

Влияние ультрадисперсного вяжущего материала на прочность раствора отображена в табл.5.

Таблица 5   Добавка вяжущего материала плотностью 1,4 г/см³ Вода Расплыв конуса, мм 1 сутки 3 сутки 1 Нет добавки 30 173 2,8 16,0 2 30 мл щелочного вяжущего материала 10 150 3,2 8,9 115% 55,6% 3 30 мл смеси вяжущих материалов (содовый -1 часть+щелочный - 2 части) 10 124 9,0 12,6 321% 78,8%

Пример 2.

В качестве минерального сырья использовалась зола шелухи риса с применением NaOH.

Золу шелухи риса (40% масс.), содержащую ультрадисперсный аморфный кремнезем (98,4% масс.), диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (60% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 98°С.

Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 16,38% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят 4 массовые части аморфного кремнезема (1:4), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 90 циклов (то есть составляет 90 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемой смеси) проводят до гранулометрических размеров 0,002-10 мкм. Ультрадисперсный вяжущий материал с применением гидроокиси натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, других минералов, металлов и их оксидов, а также молекулярно-дисперсного углерода, выполняющего функции нанодисперсной арматуры, значительно ускоряет набор прочности и увеличивает прочность цементного камня.

Применение нанодисперсной (ультрадисперсной) арматуры приводит к повышению физико-механических свойств, например, ячеистого бетона (пенобетона, газобетона).

В качестве нанодисперсной арматуры используют молекулярно-дисперсный углерод, полученный при сжигании шелухи риса, имеющий трубчатую структуру и нанометровые размеры. Он стабилизирует структуру ячеистого бетона и устраняет перфорацию стенок пор.

Стабилизация структуры ячеистого бетона происходит за счет армирующего эффекта при добавлении фибриллярных структур и упрочнения вследствие формирования надмолекулярных структур в цементных стенках пор.

Распределяясь в объеме цементного пенобетона, газобетона, молекулярно-дисперсный углерод играет роль центров направленной кристаллизации, что приводит, с одной стороны, к появлению фибриллярной структуры в стенках пор, обеспечивая ее непрерывность и сплошность, а с другой - к появлению упрочняющей структурно-ориентированной надмолекулярной оболочки вокруг ультрадисперсного углерода.

Введение в состав цементной смеси ультрадисперсного вяжущего материала из золы шелухи риса, содержащего молекулярно-дисперсный углерод размером 20-60 нм, с плотностью 0,086 г/см³ в количестве 0,05% от массы исходной смеси обеспечивает повышение прочности ячеистого бетона в 1,5-1,7 раза, снижение теплопроводности на 15-20%, уменьшение средней плотности.

Улучшение свойств ячеистого бетона (пенобетона, газобетона) с молекулярно-дисперсным углеродом достигается также при большей средней плотности. Так, при плотности 500 кг/м³ предел прочности при сжатии у модифицированного углеродом ячеистого бетона увеличивается на 65% и составляет 1,45 МПа против 0,87 МПа у ячеистого бетона с той же плотностью без углерода.

Состав вяжущего материала на золе шелухи риса:

Зола шелухи риса (а.с.в.) 40,00% масс. NaOH 9.84% масс. Вода (Н₂O) 50,16% масс.

Пример 3.

В качестве минерального сырья использовался трепел с применением NaOH.

Трепел (38,30% масс.) содержит 40% масс. аморфного кремнезема. Трепел диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (61,70% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 96°С.

Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 17,24% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят 1,44 массовую часть аморфного кремнезема (1:1,44), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30 циклов проводят до гранулометрических размеров 0,002-20 мкм.

Ультрадисперсный вяжущий материал, изготовленный из трепела с применением гидроксида натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, ультрадисперсного карбоната кальция и других минералов, металлов и их оксидов (оксид алюминия и др.), применяется как основа при производстве керамических и стеклокерамических (в том числе ячеистых) изделий обжигом.

Состав вяжущего материала из трепела:

Трепел (а.с.в.) 38,30% масс. NaOH 10,64% масс. Вода (Н₂O) 51,06% масс.

Пример 4.

В качестве минерального сырья использовался мергель с применением NaOH.

Мергель (41,66% масс.) содержит 20% масс. аморфного кремнезема. Мергель диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (58,34% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90°С.

Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 14,28% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят одну массовую часть аморфного кремнезема (1:1), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30 (то есть составляет 30 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемой смеси) циклов проводят до гранулометрических размеров 20 мкм.

Ультрадисперсный вяжущий материал, изготовленный из мергеля с применением гидроксида натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, ультрадисперсного карбоната кальция и других минералов, металлов и их оксидов, применяется как основа или добавка при производстве шлакощелочных композиций и материалов, керамических и стеклокерамических изделий при воздействии на них высокочастотным переменным магнитным полем (СВЧ) и/или обжигом.

Состав вяжущего материала из мергеля:

Мергель(а.с.в.) 41,66% масс. NaOH 8,34% масс. Вода (Н₂O) 50,00% масс.

Пример 5.

В качестве минерального сырья использовался нефелин с применением NaOH.

Нефелин (50,52% масс.) содержит 40% масс. аморфного кремнезема. Нефелин диспергируют в водном растворе гидроксида натрия (49,48% масс.) с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 100°С.

Дисперсионную среду смеси приготавливают реакционно-кавитационным способом в виде 31,91% водного раствора гидроксида натрия. На одну массовую часть гидроксида натрия вводят 1,28 массовую часть аморфного кремнезема (1:1,28), дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30 (то есть составляет 30 раз прохождение через кавитатор всего объема перерабатываемогой смеси) циклов проводят до гранулометрических размеров 20 мкм.

Ультрадисперсный вяжущий материал, изготовленный из нефелина с применением гидроксида натрия (едкого натра) в готовом виде за счет присутствия раствора кремниевой кислоты, молекулярно-дисперсных минералов, металлов и их оксидов (оксид магния и др.) применяется как основа при производстве шлакощелочных композиций, керамических и стеклокерамических (в том числе ячеистых) изделий обжигом.

Состав вяжущего материала из нефелина:

Нефелин (а.с.в.) 50,52% масс. NaOH 15,79% масс. Вода (Н₂O) 33,69% масс.

Примеры состава ультрадисперсного вяжущего материала из отдельного вида минерального сырья представлены в табл.6.

Таблица 6 Примеры заявляемой композиции Наименование компонентов Содержание компонентов, масс.% 1 2 3 4 5 6 Минеральное сырье 25,00 40,00 38,30 41,66 50,52 Гидрооксид щелочного металла 6,25 9,84 10,64 8,34 15,79 Вода 68,75 50,16 51,06 50,00 33,69 Итого: 100 100 100 100 100

Пример 6.

Ультрадисперсный вяжущий материал в композиции состоит на 20% из вяжущего на основе опоки и/или диатомита, на 20% из вяжущего на основе золы шелухи риса, на 20% из вяжущего на основе мергеля, на 20% из вяжущего на основе трепела, на 20% из вяжущего на основе нефелина (всего 100%), который смешивают с дополнительной сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90°С, который за 30 циклов приводят до гомогенного состояния.

Пропорции могут быть различными в зависимости от свойств создаваемых таким образом вяжущих материалов и технологических задач по производству строительных материалов на их основе или с их применением.

Изобретение относится к строительству и касается промышленности строительных материалов, а именно к способу получения минеральных вяжущих кремнеземистого состава, и может быть использовано при производстве жидкого стекла, различных видов бетонов, аэродромных и дорожных покрытий, пеносиликатов и пеностеклокерамики, пеностекла, кирпича, клея, красок, а также в литейном производстве и в других областях. Технический результат изобретения состоит в повышении технологичности, прочностных свойств минерального вяжущего, снижении энергоемкости его получения. Способ приготовления ультрадисперсного вяжущего материала из минерального сырья, характеризующийся тем, что предварительно измельченное до 1,0 мм или до 50 мм дисперсное минеральное сырье, содержащее аморфный кремнезем, диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90-100°С, при этом дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно-кавитационным способом, причем на одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1-4 массовые части аморфного кремнезема, дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30-120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 0,002-20 мкм. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ приготовления ультрадисперсного вяжущего материала из минерального сырья, характеризующийся тем, что предварительно измельченное до 1,0 мм или до 50 мм дисперсное минеральное сырье, содержащее аморфный кремнезем, диспергируют в водном растворе гидроксида щелочного металла с сопутствующей дезинтеграцией посредством циклического прокачивания смеси по замкнутому контуру в режиме кавитации при температуре 90-100°С, при этом дисперсионную среду смеси в виде 8,33-31,91% водного раствора гидроксида щелочного металла приготавливают реакционно-кавитационным способом, причем на одну массовую часть гидроксида щелочного металла вводят 1-4 мас.ч. аморфного кремнезема, дезинтеграцию и эмульгирование которого за 30-120 циклов проводят до гранулометрических размеров в диапазоне 0,002-20 мкм.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве минерального сырья используют как ископаемое сырье: опоку, диатомиты, трепела, радиоляриты, спонголиты, цеолиты, опоковидные песчанники, мергель, мергелистые глины, бентониты, так и сырье искусственного происхождения: стекло, шлаки, золу-унос, ультрадисперсный микрокремнезем, промышленные пыли, золу шелухи риса.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что в качестве гидроксида щелочного металла используют едкий натр и едкий калий.