КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРИСТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ Российский патент 2012 года по МПК C04B14/00 

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к пористым заполнителям для бетонов.

Известна композиция для производства пористого заполнителя следующего состава, мас.%: жидкое стекло плотностью 1.45-1,53 г/см³ - 100, хлорид натрия 4,5-50 сверх 100% /пат. 2211196 Российской Федерации, МПК C04B 14/24, 38//00. Композиция для производства пористого заполнителя. / Жигулина А.Ю., Мизюряев С.А.; заявитель и патентообладатель Самар. гос. архитектурно-строит. акад. - №2000127623; заявл. 02.11.200; опубл. 27.0803, Бюл. №24/ [1].

Недостатком указанного состава керамической массы является относительно низкая прочность 0,07-0,65 Мпа.

Наиболее близкой к изобретению является композиция для производства пористого заполнителя, включающая следующие компоненты, мас.%: жидкое стекло плотностью 1,45-1,53 г/см³ - 45-65, хлорид натрия - 5-15, монтмориллонитовая глина - 15-20, отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля с содержанием п.п.п. (потери при прокаливании) 15-18% - 15-20 /пат. 2362749 Российская Федерация, МПК С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. /Денисов Д.Ю., Ковков И.В., Абдрахимов В.З., Журавель Л.В.; заявитель и патентообладатель Самар. Государственный университет; заявлено 03.12.2007; опубл. 27.07.2009, Бюл. №21 [2].

Недостатком указанного состава является относительно низкая прочность при раскалывании (1,3-1,45). Принят за прототип.

Сущность изобретения - повышение прочности при раскалывании.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности при раскалывании пористого заполнителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную керамическую массу, включающую жидкое стекло, хлорид натрия и отход горно-обогатительной фабрики, дополнительно вводят бейделлитовую глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло 45-65 хлорид натрия 5-15 отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля 15-20 бейделлитовая глина, содержащая минерал бейделлит 85-90% 15-20

В качестве основного глинистого сырья для производства пористого заполнителя использовалась глина Образцовского месторождения. Она характеризуется как средне-дисперсная, преимущественно с низким содержанием мелких и средних включений, представленных кварцем, железистыми минералами, гипсом и карбонатными включениями, химический состав представлен в таблице 1. Основным породообразующим глинистым минералом в исследуемой глине является бейделлит. Среднее содержание его в глинистой составляющей 85-90%.

Таблица 1 Химический состав бейделлитовой глины и отходов углеобогащения Компоненты содержание оксидов, мас.% SiO₂ Аl₂O₃+TiO₂ Fe₂O₃ CaO MgO R₂O SO₃ п.п.п. SiO_{2(свобод).} Бейделлитовая глина 52,35 21,49 9,07 1,20 1,52 3,03 1,80 8,44 26,1 Отходы углеобогащения 50,40 18,56 6,4 1,51 0,50 4,78 0,90 16,5 28,8 Примечание: п.п.п. - потери при прокаливании (отходы углеобогащения содержат в п.п.п. углерода до 12%)

Бейделлит обладает явно выраженной способностью к катионному обмену в строго эквивалентных соотношениях, набуханием в воде, что способствует вспучиванию при обжиге пористого заполнителя.

Поскольку после тонкого помола обмен катионами увеличивается до трех раз, считают, что эти обменные катионы могут располагаться не только на поверхности частиц, но и внутри кристаллических фаз (очевидно, в пространствах между слоистыми пакетами в кристаллических структурах).

В качестве наполнителя и выгорающей добавки для пористого заполнителя использовался отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля (отход ГОФа). Химический состав отходов ГОФ при обогащении угля (отходы флотации углеобогащения ГОФ «Томусинская») представлен в таблице 1.

Известно, что основным условием, обеспечивающим вспучивание композиции при ее нагревании, является совмещение во времени пиропластического состояния композиции с интенсивным газовыделением внутри обжигаемого материала. Пиропластическое состояние композиции обеспечат жидкое стекло и бейделлитовая глина, а газовыделение - отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Композиции (таблица 2) для производства пористого заполнителя готовили путем измельчения глины и отхода ГОФ до прохождения сквозь сито №1, 2, после чего все компоненты тщательно перемешивали, что приводит к растворению хлористого натрия. Ионы натрия понижают силикатный модуль смеси, а ионы хлора, действуя в качестве сильного окислителя, способствуют коагуляции смеси. Понижение силикатного модуля, приводящее к снижению числа силоксановых связей, облегчает переход ионов щелочного металла в раствор и движение молекул воды в бейделлитовую глину, что приводит к коагуляции смеси. Коагуляция смеси приводит к повышению вязкости, что дает возможность формовать гранулы любого размера.

Таблица 2 Составы композиций для производства пористого заполнителя Компоненты Содержание компонентов, мас.% 1 2 3 Жидкое стекло 65 55 45 Хлорид натрия 5 10 15 Отход ГОФа 15 17 20 Бейделлитовая глина 15 18 20

Из полученной композиции готовили гранулы, которые подвергались термообработке в интервале температур 600-1000°C.

При термообработке гранул в интервале температур 100-400°C выделяется содержащая в силикате вода, которая начинает вспучивать коагулированную массу. В интервале температуре 650-850°C из бейделлита выделяется химически связанная вода (дегидратация), появляется жидкая фаза за счет повышенного содержания щелочей и выгорают органические примеси, что приводит к началу вспучивания. Заканчивается вспучивание в интервале температур 950-1000°С. В таблице 3 представлены физико-механические показатели пористого заполнителя.

Таблица 3 Физико-механические показатели пористого заполнителя Показатели Составы Прототип 1 2 3 Прочности при раскалывании 2,58 2,64 2,70 1,3-1,45

Как видно из таблицы 3, пористые заполнители из предложенных составов имеют более высокую прочность при раскалывании, чем прототип.

Полученное техническое решение при использовании бейделлитовой глины позволяет повысить прочность при раскалывании пористого заполнителя.

Использование техногенного сырья при получении пористого заполнителя способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.

Источники информации

1. Пат. 2211196 Российской Федерации, МПК С04В 14/24, 38//00. Композиция для производства пористого заполнителя. / Жигулина А.Ю., Мизюряев С.А.; заявитель и патентообладатель Самар. гос. архитектурно-строит. акад. - №2000127623; заявл. 02.11.200; опубл. 27.0803, Бюл. №24.

2. Пат. 2362749 Российская Федерация, МПК С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя. / Денисов Д.Ю., Ковков И.В., Абдрахимов В.З., Журавель Л.В.; заявитель и патентообладатель Самар. Государственный университет; заявлено 03.12.2007; опубл. 27.07.2009, Бюл. №21.

Изобретение относится к промышленности керамических материалов, преимущественно к составам масс для пористого заполнителя. Технический результат: повышение прочности при раскалывании пористого заполнителя. Керамическая масса содержит, мас.%: жидкое стекло 45-65, хлорид натрия 5-15, отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля 15-20 и бейделлитовую глину, содержащую минерал бейделлит 85-90%, 15-20. 3 табл.

Керамическая масса для изготовления пористого заполнителя, включающая жидкое стекло, хлорид натрия и отход горно-обогатительной фабрики, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бейделлитовую глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:
жидкое стекло 45-65 хлорид натрия 5-15 отход горно-обогатительной фабрики при обогащения угля 15-20 бейделлитовая глина, содержащая минерал бейделлит 85-90% 15-20