СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВСПУЧЕННОГО ВЕРМИКУЛИТА Российский патент 2012 года по МПК C04B14/20 

Предложение относится к области производства сыпучего и монтажных теплоизоляционных материалов из природного вермикулита путем диэлектрического нагрева.

Вермикулит относится к гидрослюдам химический состав, %: SiO₂ - 37-42; Al₂O₃ - 10-13; Fe₂O₃ - 5-17; FeO - 1-3; MgO - 14-23; H₂O - 8-20.

Вермикулит имеет характерное для слюд слоистое строение, он состоит из гексагональных пластинок, образующих силикатные слои. В пространстве между слоями (пакетами) расположены молекулы воды. Способность вермикулита вспучиваться связывают с выделением химически связанной воды при нагревании (А.Я.Ахтямов и др. «Обжиг вермикулита». Изд. Лит. по строительству, Н. 1972).

Известно также, что дегидратация вермикулита протекает в 4 последовательных этапа (ступени), при этом структура каркаса в целом сохраняется, но изменяется количество воды в межслоевом пространстве и расстояние между силикатными слоями в следующей последовательности: 14,4-13,8-11,6-9,9⁰-9,2А⁰.

В связи с тем, что при дегидратации сохраняется основной структурный мотив, различия в спектрах поглощения (ИКС) вермикулита, обожженного при разных температурах, находятся в области валентных и деформационных колебаний групп ОН и частота поглощения находится в интервале 3400-2900 см^-1. Высокочастотная электромагнитная обработка диэлектриков применяется в промышленных условиях в производстве пластмасс, керамики, металлических сплавов и др.

Известно явление резонанса при внешнем воздействии на кристаллическую структуру (колебательную систему), который наступает при совпадении частот колебаний структуры (или ее части) и внешнего контура, при этом амплитуда вынужденных колебаний достигает максимума и возможно разрушение кристалла (в том числе локальное) или удаление атомов или групп атомов из структуры при минимальных затратах энергии.

Целью изобретения является увеличение объема (вспучивание) вермикулита путем его обработки внешним электромагнитным полем. При этом необходимо удалить химически связанную (межслоевую) воду. Поэтому резонатором являются группы OH^-1 в кристаллической структуре вермикулита.

В земной коре встречается значительное количество гидрослюд, в зависимости от характера изоморфных замещений, степени гидратации и других факторов, поэтому резонансные частоты следует определять опытным путем для каждого типа гидратированной слюды, однако по данным ИКС они должны находиться в интервале частот 3400-2900 см^-1.

Поставленная цель - дегидратация (вспучивание) вермикулита и других гидрослюд и производство вспученного вермикулита и теплоизоляционных материалов на его основе, достигается тем, что по спектрам ИКС вермикулита определяется частота валентных и деформационных колебаний групп ОН в кристаллической структуре гидрослюды и далее с помощью генераторов различных систем производится электромагнитная обработка полем резонансной частоты, которая обеспечивает вспучивание.

В лабораторных условиях проведено вспучивание вермикулитового концентрата Ковдорского месторождения марки КВК-4. Резонансная частота, определенная по спектрам ИКС, составила 2900 см^-1. Обработка проведена в лабораторном индукторе в течение 5 с. Получен вспученный вермикулит с насыпной плотностью 210 кг/м³ (марка 200). Коэффициент вспучивания изменялся в пределах от 7 до 12.

Изобретение относится к теплоизоляционным материалам из природного вермикулита. Технический результат изобретения заключается в увеличении объема вермикулита с удалением химически связанной воды. Природный вермикулит обрабатывают электромагнитным полем с частотой колебаний, резонансной для OH групп в кристаллической структуре вермикулита.

Способ производства вспученного вермикулита путем обработки вермикулита-сырья электромагнитным полем, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода энергии, обработку производят полем с частотой колебаний, резонансной для OH групп в кристаллической структуре вермикулита.