СОСТАВ ШИХТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ БЛОКОВ ИЗ ПРИРОДНОГО КВАРЦЕВОГО ПЕСКА Российский патент 2024 года по МПК C03C11/00 C03C6/04 C04B38/00 

Изобретение относится к производству теплоизоляционных строительных материалов с закрытой пористостью, аналогичных пеностеклу. Классическая технология производства пеностекла включает варку стекла специального состава, его помол для получения тонкодисперсной шихты, вспенивание шихты при температуре не менее 700°C, то есть при температуре размягчения стекла, до вязкотекучего состояния, что обеспечивает получение закрытых пор со стенками, состоящими из стеклофазы с кристаллическими включениями. Ее недостатком является дороговизна основного сырья - специально сваренного стекла, либо покупного стеклобоя, обусловленная энергоемкостью и капиталоемкостью варки стекла при температуре 1500-1600°C, а также энергоемкостью процесса помола стекла. Это обуславливает высокую себестоимость пеностекла, экономически ограничивающую его применение в строительстве, несмотря на уникальные потребительские свойства.

Направлением расширения сырьевой базы производства вспененных стеклокристаллических материалов стало использование экономически доступных кремнеземистых осадочных пород: диатомитов, опок, трепелов – либо техногенных отходов аналогичного состава. активно реагирующих со щелочными реагентами уже при низких температурах, что позволяет получить необходимую для образования закрытых пор стекловидную матрицу при температурах вспенивания материала (700-900°C), что позволяет снизить энергозатраты на стекловарение и помол.

Известен способ изготовления изделий на основе кремнеземсодержащего связующего, включающий приготовление кремнеземсодержащего связующего с плотностью 1,1-2,1 г/см³ из смеси, содержащей неорганическую связку, кремнеземсодержащий компонент (различные природные пески, глины, супеси, суглинки, а также кремнеземистые техногенные отходы) воду при их интенсивном перемешивании в высокоскоростном смесителе при скорости их перемешивания 1500-2500 об/мин, частоте колебаний перемешиваемых частиц 2000-35000 Гц, нагревании до 80-90°С и последующем охлаждении его при перемешивании со скоростью от 40 до 100 об/мин в течение 10-12 ч при 15-25°С, приготовление формовочной массы осуществляют смешением 9,0-13,5 мас.% кремнеземсодержащего связующего (кристаллические гидросиликаты натрия, силикат-глыбу, жидкое стекло с модулем 2,3-4,0, смесь гидроксида натрия с природным кремнеземом) и 86,5-91,0 мас.% кремнеземсодержащего заполнителя (различные природные пески, силикатные или алюмосиликатные горные породы, техногенные отходы), гомогенизацию этой массы и термообработка отформованных изделий при 400-950°С, а при использовании горючих заполнителей термообработку осуществляют при 90°С (патент РФ №2283818, опубликовано: 20.09.2006 Бюл. № 26).

Недостатками способа являются неоправданно сложный и неоднородный вещественный состав, включающий, например, такие компоненты, как древесные опилки или костру льна, а также эпизодическое использование дорогого и опасного в санитарном отношении гидроксида натрия в качестве щелочного компонента.

Известен способ изготовления легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного материала "КОНПАЗИТ", включающий предварительную обработку кремнеземистого компонента (диатомит, трепел или опока) дроблением, сушку до влажности 18-24% и измельчение до максимальной крупности частиц 3 мм. Смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента (смесь 46% водного раствора каустической соды и вспененного водного раствора кальцинированной соды в соотношении 1,0/1,1 - 0,5/1,3) осуществляют в смесителе периодического действия. Предварительный обжиг сырьевой смеси проводился при температуре 550-650°С во вращающейся печи, обжиг размолотого порошка осуществляют в металлических формах в печи путем подъема температуры до 650°С со скоростью 100-120°С/час, а до максимальной 680-800°С со скоростью 15-25°С/час с последующей изотермической выдержкой при максимальной температуре в течение 1-3 часов, охлаждение от максимальной температуры до 600°С осуществляют со скоростью 30-50°С/час и от 600 до 50°С со скоростью 50-60°С/час.  Получен теплоизоляционный материал с плотностью 150 кг/м³, коэффициентом теплопроводности 0,055 Вт/(м*К) и прочностью при сжатии 1,8 МПа и конструкционно-теплоизоляционные материалы с плотностью 350-635 кг/м³, коэффициентом теплопроводности 0,086-0,135 Вт/(м*К) и прочностью при сжатии 4,6-16,8 МПа (патент РФ №2473516, опубликовано: 27.01.2013 Бюл. № 3).

Основным недостатком способа является использование гидроксида натрия в качестве главной составляющей щелочного компонента сырьевой смеси, а также завышенную температуру предварительного обжига гранул, вызывающую необходимость в повторном их увлажнении.

Известен способ получения вспененного теплоизоляционного материала, включающий приготовление шихты посредством смешивания сухого гидроксида натрия с аморфной кремнеземистой породой (диатомит, трепел или опока) и водой, грануляцию полученной шихты, опудривание гранул в аморфной кремнеземистой породе, загрузку гранул в формы с замкнутым объемом, вспенивание при температуре 750-780°С в течение 20-40 мин и охлаждение полученных изделий, отличающийся тем, что при приготовлении шихты сначала синтезируют первичный гидросиликат натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении сухого гидроксида натрия с частью аморфной кремнеземистой породы и горячей водой, обеспечивающей образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 33-38 мас.%, в полученный гидросиликат натрия добавляют часть аморфной кремнеземистой породы и прокаленную при 920-930°С доломитовую муку с последующей грануляцией полученной шихты, опудриванием гранул, вспениванием и охлаждением. В результате получены теплоизоляционные блоки с плотностью 150-280 кг/м³, прочностью при сжатии 1,8-3,5 МПа, коэффициентом теплопроводности 0,063-0,086 Вт/(м⋅К) и водопоглощением 5-8 об. % (патент РФ №2657577, опубликовано: 14.06.2018 Бюл. № 17).

Недостатками способа являются сложная технологическая схема, предусматривающая, в частности, два независимых процесса высокотемпературной термообработки, а также использование в качестве единственного щелочного компонента дорогого и опасного в санитарном и коррозионном отношениях гидроксида натрия.

Известен способ изготовления легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного материала, включающий смешение предварительно обработанного на камневыделительных вальцах кремнеземсодержащего компонента в виде трепела и щелочного компонента в виде соды кальцинированной, гомогенизацию сырьевой смеси и обжиг в металлических формах. Предварительно обработанный трепел сушат до достижения влажности сырья не более 3%, гомогенизацию сырьевой смеси осуществляют путем совместного помола компонентов в шаровых мельницах до удельной поверхности не менее 500 м²/кг. Обжиг проводят со скоростью от 1,5 до 4,5°С/мин до температуры от 750 до 850°С с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 мин. При этом используют трепел следующего минералогического состава: кристобалит 40,5-45,5%, гейландит 14,8-19,8%, мусковит 9,2-14,2%, кальцит 7,5-13,5%, кварц не более 12,0%, тридимит не более 1,0%, а содержание соды составляет от 15-20% от массы шихты. В результате получены теплоизоляционные материалы с плотностью 200-300 кг/м³, коэффициентом теплопроводности 0,053-0,063 Вт/(м*К) и прочностью при сжатии 1,5-3,1 МПа и конструкционно-теплоизоляционный материал с плотностью 600 кг/м³, коэффициентом теплопроводности 0,115 Вт/(м*К) и прочностью при сжатии 11 МПа (патент РФ №2718588, опубликовано: 08.04.2020 Бюл. № 10).

Недостатком способа является узость сырьевой базы как в отношении кремнеземистого компонента (один вид кремнезема – трепел с узкими пределами колебаний минералогического состава), так и щелочного (одна соль – карбонат натрия), что ограничивает применение этой технологии в различных регионах РФ и зарубежных странах, а также ограничивает возможности вариации описанной технологии для получения продуктов с различными наборами технических показателей.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ получения теплоизоляционных блоков (патент РФ №2513807, опубликовано: 20.04.2014 Бюл. № 11).

Согласно изобретению, способ предполагает получение теплоизоляционного блочного материала, в основном, силикатного состава из сырьевой массы, состоящей из щелочного компонента (растворимое стекло, или силикат-глыба), кремнеземистого компонента (природный аморфный кремнезем), углеродного пенообразователя и воды. Описанный способ включает приготовление гомогенной формовочной массы путем смешения кремнеземистогого компонента, щелочного компонента и воды, формование сырцовых гранул, их сушку и высокотемпературное вспенивание, причем предварительно готовят связующий раствор путем совместного мокрого помола силикат-глыбы с силикатным модулем 1-3 и части кремнеземистогого компонента при соотношении безводных компонентов 1:1-1:5 и водотвердом отношении 1:1,2-1:4 и температуре 70-110°C до полного растворения силикат-глыбы. Затем в связующий раствор добавляют остальную часть кремнеземистого компонента до получения формовочной массы влажностью 5-35 мас.%, после чего производят ее гранулирование с получением гранул размером 1-10 мм, сушку гранул и, наконец, вспенивание при 700-1000°C в закрытой форме из жаростойкой стали с последующим отжигом при охлаждении со скоростью не более 4°C в минуту.

В описании изобретения подробно изложен процесс получения теплоизоляционного блока из сырьевой смеси на основе натрийсиликатного растворимого стекла с массовым силикатным модулем 7,5 и природного диатомита с химическим составом мас.%: SiO₂ 77,5, Al₂O₃ 10,3, CaO 1,3, Fe₂O₃ 3,8, прочие 7,1 – при температуре вспенивания 760°C. В результате получается блочный теплоизоляционный материал с равномерной пористостью размером 1-3 мм, объемной массой 210 кг/м³, прочностью при сжатии 1,2-1,5 МПа, коэффициентом теплопроводности 0,45-0,47 Вт/(м*К) и водопоглощением не более 2%.

Недостатками прототипа являются:

- сравнительно невысокая распространенность месторождений аморфных кремнеземов в РФ, особенно в северных регионах, и во многих других странах;

- значительные колебания в химическом составе кремнеземистого компонента, прежде всего, в содержании оксидов алюминия, железа, кальция и магния, что затрудняет производство конечного материала при одних и тех же значениях технологических параметров;

- высокая энергоемкость процесса вспенивания материала, объясняющаяся необходимостью применения температур 750 – 1000°С;

- необоснованная узость химического состава щелочного компонента (силикат-глыба + вода), при существовании возможности введения в него других солей щелочных металлов, более дешевых, чем силикаты.

Основными задачами, на решение которых направлено изобретение, являются:

- удешевление логистики производства блочных теплоизоляционных материалов за счет использования сравнительно однородного природного сырья, месторождения которого имеются повсюду;

- минимизация стоимости наиболее дорогого щелочного компонента сырьевой смеси за счет введения в сырьевую смесь относительно дешевых карбонатов щелочных металлов;

- снижение температуры вспенивания материала до значений 750 – 930°С;

- улучшение эксплуатационных свойств теплоизоляционного материала, в частности, существенное повышение прочности при сжатии и снижение водопоглощения.

Поставленная задача решается путем коренного изменения минералогического состава сырьевой смеси в направлении замены природного аморфного кремнезема кристаллическим кварцем, содержащимся в природном кварцевом песке, с одновременным существенным снижением температуры вспенивания, что становится возможным из-за большей компактности, а, следовательно, более высокой теплопроводности, сырцовых гранул.

Остальные особенности технологии изготовления теплоизоляционных блоков, описанные в тексте прототипа: применение многокомпонентного связующего раствора, обеспечивающего больший коэффициент вспенивания и большую закрытость пор материала, особый способ приготовления многокомпонентного связующего раствора, а также одностадийный способ получения сырцовых гранул из порошка кремнеземистого компонента и связующего раствора, совмещающий операции смешения и гранулирования – остаются теми же, что и в прототипе.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:

- улучшение эксплуатационных свойств теплоизоляционного материала, а именно, снижение водопоглощения и повышение прочности при сжатии. При этом максимальная температура термообработки сырья не превышает 930°С.

Указанный результат достигается за счет того, что в способе получения блочного теплоизоляционного материала, включающем подготовку кремнеземистого компонента, приготовление связующего раствора, смешение компонентов, гранулирование смеси и термообработку, связующий раствор готовят на основе водорастворимых солей щелочных металлов путем совместного мокрого помола с одновременным растворением стеклообразного силиката натрия, карбоната натрия и/или других растворимых в воде солей щелочных металлов при температуре 70-110°С, например, при следующем соотношении основных компонентов: стеклообразный силикат натрия 5-20%, карбонат натрия и/или другие водорастворимые соли щелочных металлов 5-20%, вода 60-90%, причем смешение кремнеземистого компонента со связующим раствором совмещают с добавлением газообразователя и гранулированием смеси, при этом смешение и гранулирование проводят в одном устройстве - грануляторе - при соотношении связующего раствора и кремнеземистого компонента от 1:15 до 1:5, после чего сырцовые гранулы подвергают термообработке: сушке и обжигу, при этом суммарное содержание щелочных оксидов в конечном продукте составляет от 15 до 25 мас.%, учитывая возможные щелочные компоненты кварцевого песка.

Для дополнительного снижения объемной массы материала и повышения доли закрытых пор могут быть использованы газообразователи углеродного, и/или карбонатного типа, и/или карбидного типа.

Применялся следующий способ приготовления шихты предлагаемого состава.

В качестве кремнеземистого компонента сырьевой смеси использовали природные пески, содержащие кремнезем преимущественно в виде мелкодисперсного кристаллического α-кварца, то есть в химически активной, относительно легко вскрываемой форме. Можно использовать пески любого типа, как по минералогической классификации (аллювиальный, делювиальный, морской, эоловый и др.), так и по торговой (речной, карьерный, намывной, молотый песчаник, молотый маршаллит и др.). В число сопутствующих ингредиентов песков входят многочисленные минералы или горные породы преимущественно силикатного или алюмосиликатного состава, такие как глины, полевые шпаты, слюды, а также карбонаты. Для использования в заявляемом способе в качестве кремнеземистого компонента годятся пески с содержанием не менее 60 мас.% SiO₂, не более 12 мас.% Al₂O₃, не более 5 мас.% Fe₂O₃ и не более 15 мас.% (CaO+MgO).

В качестве связующего раствора, который одновременно является щелочесодержащим компонентом, используют многокомпонентные водные растворы силикатов натрия и/или калия с силикатным модулем в пределах от 1 до 4, кальцинированной соды, поташа, а также сульфатов или нитратов щелочных металлов, полученные путем совместного растворения соответствующих химических соединений, либо техногенных отходов, содержащих упомянутые соединения, причем список компонентов не является исчерпывающим. Состав связующего раствора должен включать не менее 15% силиката натрия и, по крайней мере, одну соль щелочного металла из вышеприведенного списка.

Соотношение кремнеземистого компонента и связующего раствора выбирается, исходя из состава связующего раствора, метода гранулирования и необходимого содержания щелочных оксидов в готовом материале, которое должно составлять от 15 до 25 мас.%. Содержание воды в связующем растворе определяется, исходя из необходимости полного растворения используемых соединений щелочных металлов и, в то же время, должно быть достаточным для равномерной пропитки сырьевой массы перед грануляцией.

Время получения однородного связующего раствора и, соответственно, производительность оборудования будет ограничиваться скоростью растворения в воде стеклообразного силиката натрия, поступающего в виде дробленого стекла (силикат-глыбы), растворение которого с образованием щелочносиликатного раствора требует высокой температуры и длительного времени.

Известно, что скорость растворения (коррозии) силикатных стекол ограничивается образованием на поверхности стекла слоя гидратированного кремнезема, задерживающего диффузию щелочных ионов, и поэтому может быть существенно (в несколько раз) ускорено путем механического удаления верхнего гидратированного слоя стекла, которое достигается при мокром помоле (эффект механоактивации поверхностных реакций). Кроме того, растворение щелочносиликатных стекол в водной среде существенно ускоряется при повышении температуры, а также при контакте с растворами солей натрия и калия, имеющими щелочную реакцию вследствие гидролиза, например, с водными растворами соды и поташа. Предлагаемый способ использует все три метода активизации растворения силиката натрия в воде - механический, термический и химический. При этом нагрев смеси до температуры 70-110°С производится как за счет подводимого извне тепла, так и за счет выделяющейся энергии гидратации щелочных солей и механической энергии помола, переходящих в тепло непосредственно в смеси компонентов, благодаря чему экономится энергия и упрощается технология.

Сочетание механической, термической и химической активации растворения силикат-глыбы снижает время помола и затраты энергии на помол не менее чем в 2-3 раза, в зависимости от модуля силиката натрия и устраняет помол силикат-глыбы как отдельную технологическую операцию.

Для получения связующего раствора сухие компоненты (силикат натрия и растворимые соли щелочных металлов) и вода загружаются в шаровую мельницу, аттритор, вибрационную мельницу или другой агрегат для мокрого помола периодического или непрерывного действия, где проводится совмещенная технологическая операция помола, смешения, растворения и термовлажностной обработки реакционной смеси, проходящая при температуре 70-110°С в течение 10-180 мин (при периодическом процессе) или до растворения всех или большей части компонентов при непрерывном процессе приготовления связующего раствора.

Использование в качестве основы связующего раствора высоковязких растворов силикатов натрия и/или калия позволяет исключить кристаллизацию в растворе водорастворимых солей щелочных металлов, в результате чего при термообработке сырцовых гранул связующий раствор, теряя воду и загустевая при этом, непосредственно переходит в легкоплавкое стекло при температурах ниже температуры стеклования, минуя в ходе синтеза стеклофазы образование кристаллических фаз и сохраняя практически идеально однородное аморфное (стеклообразное) состояние. Благодаря непосредственному переходу связующего раствора в стеклофазу, образование замкнутых пор происходит при более низкой температуре и/или более низком содержании оксида натрия, что повышает степень вспенивания и снижает сырьевые затраты.

В предлагаемой технологии получения шихты грануляция, совмещающая в одном устройстве смешение кремнеземистого компонента и связующего раствора, проводится в смесителе-грануляторе скоростного, тарельчатого, лопастного или иного типа, обеспечивающего одностадийное получение сырцовых гранул из сухого порошка кремнеземистого компонента и комплексного связующего раствора, дозируемых в пропорции, обеспечивающей необходимый состав сырцовых гранул.

Полученные в смесителе-грануляторе влажные сырцовые гранулы подвергаются сушке до конечной влажности 1-15%, обеспечивающей необходимую сыпучесть, прочность и водостойкость сырцовых гранул. Тип сушильного агрегата не имеет существенного значения.

Полученные сырцовые гранулы далее используются в качестве шихты для изготовления теплоизоляционного материала в форме массива: плит, блоков, панелей и других изделий. Для этого гранулы засыпаются в формы из жаростойкой стали и помещаются в печь (муфельную, барабанную, туннельную, кипящего слоя и др.). Температура вспенивания составляет 750-930°С, длительность термообработки 5-60 мин., в зависимости от технологии производства сырьевых гранул, суммарного силикатного модуля материала, а также содержания в них оксидов кальция, магния и алюминия. По окончании термообработки осуществляют охлаждение образца до 600°С со скоростью 2°С/мин., а далее – до комнатной температуры со скоростью не более 4°С/мин.

Для вспенивания также могут применяться печи кипящего слоя или аналогичные агрегаты с аэродинамическим нагревом сырцовых гранул.

Преимущества предлагаемого способа:

- улучшение свойств материала (максимизация степени вспенивания, повышение водостойкости, снижение плотности и объемного водопоглощения конечного продукта);

- упрощение технологии (совмещение смешения и гранулирования в одной технологической операции;

- частичное решение проблемы утилизации кремнеземсодержащих отходов различных производств (литейного, химического, а также строительства и производства стройматериалов).

Пример 1.

Для приготовления сырцовых гранул в качестве кремнеземистого компонента использован природный песок из Шелковского района Чеченской республики следующего состава (в мас.%):

Табл. 1

Al₂O₃ CaO Fe₂O₃ K₂O MgO Na₂O P₂O₅ SiO₂ TiO₂ п.п.п. 10,29 5,69 2,77 2,18 0,99 2,78 0,15 67,10 0,36 7,69

Для приготовления связующего раствора использовались следующие компоненты:

стеклообразный силикат натрия (силикат-глыба) с массовым силикатным модулем 3,0 (25 мас.% Na₂O), безводный кристаллический карбонат натрия (сода кальцинированная), карбид кремния (газообразователь) и вода водопроводная. Сырцовые гранулы готовились при следующем соотношении компонентов:

Табл. 2

№ Компонент Содержание в сырьевой смеси, мас.% 1 Кварцевый песок 78,3 2 Стеклообразный силикат натрия 7,8 3 Безводный карбонат натрия 1,7 4 Карбид кремния 0,4 5 Вода водопроводная 11,8 Итого 100

Для приготовления связующего раствора дробленая до размера 0-3 мм силикат-глыба с модулем 3,0, сода и вода были загружены в аттритор мокрого помола емкостью 30 л с шаровой загрузкой из стальных шаров диаметром 6 мм, массой 25 кг. Температура в аттриторе поддерживалась на уровне 90-100°С. Через 20 минут после начала помола было зафиксировано полное растворение силикат-глыбы и соды. Высушенный молотый песок и приготовленный связующий раствор поместили на 2 минуты, до завершения грануляции, в смеситель-гранулятор скоростного типа емкостью 50 л.

Готовая смесь сырцовых гранул была высушена во вращающейся барабанной сушилке при температуре 200°С. Высушенные гранулы были помещены в закрытую форму из жаростойкой стали и помещены в муфельную печь, нагретую до 600°C, далее температура повышалась со скоростью 10°C/мин до конечной температуры вспенивания 930°C, выдержаны при температуре вспенивания в течение 5 минут, охлаждены до температуры 600°C со скоростью 2°C/мин, после чего нагреватели печи были отключены.

Полученный теплоизоляционный блок имеет следующие характеристики:

Табл. 3

№ п/п Показатель Найденные значения 1 Объемная масса, кг/м³ 360 2 Прочность при сжатии, МПа 13,2 3 Объемное водопоглощение, % 1,1 4 Потеря массы при кипячении, % 0,15 5 Степень силикатизации кварца в продукте, мас.% ~100

Структура гранул - крупнопористая, степень остеклования высокая (стенки ячеек прозрачны).

Пример 2.

Состав сырьевой смеси и технология приготовления гранул и блока были такими же, как в примере 1. Максимальная температура термообработки сырцовых гранул составила 840°С, выдержка при конечной температуре - 10 минут.

Полученный теплоизоляционный блок имеет следующие характеристики:

Табл. 4

№ п/п Показатель Найденные значения 1 Объемная масса, кг/м³ 430 2 Прочность при сжатии, МПа 13,2 3 Объемное водопоглощение, % 1,6 4 Потеря массы при кипячении, % 0,27 5 Степень силикатизации кварца в продукте, мас.% 80

Структура гранул - мелкопористая, степень остеклования - высокая (стенки ячеек - прозрачные).

Пример 3.

Состав сырьевой смеси и технология приготовления гранул и блока были такими же, как в примере 1. Температура вспенивания сырцовых гранул составила 750°С, выдержка при конечной температуре - 30 минут.

Полученный теплоизоляционный блок имеет следующие характеристики:

Табл. 5

№ п/п Показатель Найденные значения 1 Объемная масса, кг/м³ 510 2 Прочность при сжатии, МПа 17,7 3 Объемное водопоглощение, % 2,2 4 Потеря массы при кипячении, % 2,1 5 Степень силикатизации кварца в продукте, мас.% 65

Структура гранул - мелкопористая, степень остеклования - средняя (стенки ячеек - мутные).

Пример 4.

Для приготовления сырцовых гранул в качестве кремнеземистого компонента использован природный песок из Всеволжского района Ленинградской области следующего состава (в мас.%):

Табл. 6

Al₂O₃ CaO Fe₂O₃ K₂O MgO Na₂O P₂O₅ SiO₂ TiO₂ п.п.п. 8,62 1,96 0,77 0,84 0,74 2,43 0,05 82,41 0,21 1,97

Состав сырьевой смеси и технология приготовления гранул и блока были такими же, как в примере 1. Максимальная температура термообработки сырцовых гранул составила 930°С, выдержка при конечной температуре - 5 минут.

Полученный теплоизоляционный блок имеет следующие характеристики:

Табл. 7

№ п/п Показатель Найденные значения 1 Объемная масса, кг/м³ 340 2 Прочность при сжатии, МПа 14,7 3 Объемное водопоглощение, % 0,9 4 Потеря массы при кипячении, % 0,16 5 Степень силикатизации кварца в продукте, мас.% 65

Структура гранул - крупнопористая, степень остеклования высокая (стенки ячеек прозрачны).

Пример 5.

Для приготовления сырцовых гранул в качестве кремнеземистого компонента использован природный песок из Заокского района Тульской области следующего состава (в мас.%):

Табл. 8

Al₂O₃ CaO Fe₂O₃ K₂O MgO Na₂O P₂O₅ SiO₂ TiO₂ п.п.п. 3,51 6,45 2,02 1,12 1,74 2,20 0,11 78,21 0,07 4,57

Состав сырьевой смеси и технология приготовления гранул и блока были такими же, как в примере 1.

Полученный теплоизоляционный блок имеет следующие характеристики:

Табл. 9

№ п/п Показатель Найденные значения 1 Объемная масса, кг/м³ 360 2 Прочность при сжатии, МПа 19,3 3 Объемное водопоглощение, % 1,1 4 Потеря массы при кипячении, % 0,22 5 Степень силикатизации кварца в продукте, мас.% 60

Структура гранул - крупнопористая, степень остеклования высокая (стенки ячеек прозрачны).

Результаты определения характеристик приготовленных гранулятов, а также прототипа, приведены в следующей таблице

Табл. 10

Пример Объемная масса, кг/м³ Прочность при сжатии, МПа Водопоглощение, об. % Потеря массы при кипячении, % Примечания Прототип 294 1,2-1,5 2,0 0,22 - Пример 1 360 13,2 1,1 0,15 Энергозатратный режим Пример 2 430 13,2 1,6 0,27 Оптимум при энергосбережении Пример 3 510 17,7 2,0 2,1 Недостаточная водостойкость, Пример 4 340 14,7 0,9 0,16 Оптимум при энергосбережении Пример 5 360 19,3 1,1 0,22 Оптимум при энергосбережении

Основные характеристики материала в сравнении с прототипом:

Таким образом, при оптимальном технологическом режиме предлагаемый способ изготовления строительного материала обеспечивает существенное повышение, по сравнению с прототипом, прочности при сжатии (с 1,2-1,5 до 13,2-19,3 МПа) и заметное понижение водопоглощения (с 2,0 до 0,9-2,0 об.%).

Изобретение относится к химическому составу сырьевой массы (шихты), используемой для получения теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов с закрытой пористостью. Шихта для получения теплоизоляционных блоков, содержащая кремнеземистый компонент - молотый природный кварцевый песок, стеклообразный силикат натрия, безводный карбонат натрия, газообразователь и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремнеземистый компонент 78,3, стеклообразный силикат натрия 7,8, безводный карбонат натрия 1,7, газообразователь – карбид кремния 0,4, вода 11,8. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы производства пеностеклокерамических материалов, повышении их прочности при сжатии и снижении водопоглощения. 5 пр., 10 табл.

Шихта для получения теплоизоляционных блоков, содержащая кремнеземистый компонент, щелочесодержащий компонент, газообразователь и воду, отличающаяся тем, что в качестве кремнеземистого компонента содержит молотый природный кварцевый песок, а в качестве щелочесодержащего компонента – стеклообразный силикат натрия и безводный карбонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кремнеземистый компонент 78,3 Стеклообразный силикат натрия 7,8 Безводный карбонат натрия 1,7 Газообразователь – карбид кремния 0,4 Вода 11,8