Способ получения поризованногоСилиКАТНОгО МАТЕРиАлА Советский патент 1981 года по МПК C03C11/00 C03C3/22 

Изобретение относится к промышлен ности строительных материалов, в частности к производству поризованных силикатных материалов. Известен способ получения поризо,ванного силикатного материбипа, включакндий нагревание до 1000-1200°С тонкоизмеяьченной смеси горной пород (базальта, диабаза или диорита) с газообразователем (углерод элементарный или в виде соединений), вспенивание при температуре больше температуры начала стеклования, но ниже температуры плавления горной породы и отжиг i . Этот способ характеризуется большой продолжительностью каяздой из ста дий технологического процесса, что требует соответствующего усложнения техноло.гии. Получаемый по этому способу пЬризованный материал обладает недостаточной механической прочностью, всл ствие того, что при измельчении горной породы до тонины 3000-8000 см /г кристаллические образования в 200700 мкм разрушаются с образованием ;значительного количества дефектов структуры, например микротрещин. Известен способ получения поризованного силикатного материала, включающий нагревание до ЭБО-ИОО С смеси порошка стекла с газообразователем (SIC + SnOa или ), вспенивание, охлаждение до температуры кристаллизации стекла, кристгиллизацию и отжиг материала 2. Введение дополнительной стадии (кристаллизации) усложняет технологический процесс, однако механическгш прочность материала на сжатие остается невысокой, всего 100 бар 10 МПа. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения поризованного силикатного материала путем плавления шихты на основе недефицитных материалов, варки стекла, приготовления гранулята из расплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, при этом смесь нагревают ло 700-850°С со скоростью 200 в ч, вспенивают в течение 1 ч и отжиг материала производят со скоростью 100 в ч Зj. Недостатком способа является большая продолжительность каждой из стадий технологического процесса, что требует соответствующего усложнения технологии, а полученный материал характеризуется сравнительно низкой механической прочностью: при объемной массе 200 кг/м предел прочноети при сжатии составляет 0,49 - 0,98 МПа; при 400 кг/м - 1,47 2,94 МПа.

Цель изобретения - повышение прочности материала и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, .что в способе получения поризованного силикатного материала путем плавления сырья, приготовления гранулята из расплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания вспенивания и отжига, приготовление гранулята осуществляют из расплава пироксенсодержащих пород, нагревание смеси ведут со скоростью 200-400с в мин, а вспенивание - при температуре на 20-60 С ниже верхней температуры кристаллизации расплава.

- Использование в качестве исходного недефицитного сырья пироксенсодержащих горных пород обусловлено тем, что температурный интервал кристаллизациии {820-1200с) твердых растворов на основе пироксена совпадает с известным интервалом вспенивания (ТОО-ИОО С) . Выделяющиеся при температурах вспенивания кристаллы пироксеновой фазы армируют стенки пор, так как их размеры меньше толщины стенки пор и составляют 0,2-0,5 мкм. Это повышает прочность на сжатие поризованного материала.

Выбор интервала вспенивания в области 1200°С - (20-бО°С) связан с интенсификацией процессов диссоциации и выгорания газообразователя в этом интервале, приводящих к появлению новых поверхностей раздела {газрасплав стекла, твердая частица газообразователя - расплав стекла), стимулирующих процесс кристаллизации с образованием ситаллоподобной структуры стенок пор.

Вспенивание необходимо осуществлять именно в указанном интервале температур в силу следующих причин: при температурах выше 1180°С наблюдается образование значительного количества жидкой фазы вследствие частичного растворения образовавшихся кристалликов и в результате структура получаемого материала будет представлена редкими крупньми кристаллами, вызывающими в сочетании с пониженной вязкостью расплава деструкцию стенок пор, что обусловливает понижение механической прочности; при температур Ниже 1140°С не образуется нужного количества жидкой фазы и получаемый материал имеет текстуру рьклого спека.

Время вьадержки в предложенном температурном интервале вспенивания зависит от типоразмеров получаемых изделий, также как зависит скорость нагрева,но не превышает десятков мину -. Предлагается скорость нагрева до температурь вспенивания порядка 200-400 0 в минуту. Такая скорость нагрева обеспечивает единовременное протекание процессов появления жидкой фазы, разложения и выгорания- газообразователя и выделение армирующих кристаллов и исключает потери газообразователя и локальную деструкцию стенок пор редкими крупными кристаллми, появлякяцимися начиная с 820-с и неизбежными при медленном нагреве смеси.

Для реализации предлагаемого способа используют газообразователи,характеризующиеся температурой диссоциации или выгорания выше . Такими веществами являются, например доломиты, SrCOj, карбид кремния и другие.

Сокращение времени технологического процесса получения поризованного материала обусловлено: большой скростью нагрева исходной смеси до температуры вспенивания, непродолжительной выдержкой при вспенивании, а также исключается .время на приготовление многокомпонентной шихты из недефицитных сырьевых материалов, так как используется непосредственно любая из пироксенсодержащих горных пород.

Получение поризованных силикатных материалов представлено в конкретных примерах.

Пример 1. Смесь измельченного гранулята пироксено-порфиритового расплава, кристаллизующегося в интервале 820-1200 С, с удельной поверхностью не ниже 5000 вместе с 0,8 масс.% технического карбида кремния нагревали до 1180°С (120020 С) со скоростью в минуту в пчаных формах, выдерживали, при указанной температуре 10 мин и отжигали до 20°с. Полученный поризованный материал имеет объемную массу 840 кг/м и предел прочности на сжатие 120 - 150 МПа при термостойкости не ниже 550С.

Пример 2. Смесь измельченного гранулята диабазового расплава, кристаллизующегося в интервале 8701200°С, с удельной поверхностью не ниже 7000 и с 1 масс.% техничекого карбида кремния нагревали со скоростью в минуту до 1160°С (1200-40-)., выдерживали 20 мин и отжигали. При объемной массе 720 кг/м и термостойкости не ниже , предел прочности при сжатии 100-120 МПа

Пример 3. Смесь измельченного гранулята базальтового расплава кристаллизующегося в интервале 8201200°С, с удельной поверхностью не ниже 7000 и с 1 масс.% CaCQj

нагревали со скоростью 400° в минуту до С (1200-60С ) и вьщерживали при этой температуре 30 мин, после чего отжигали. При объемной массе 600 кг/м и термостойкости , предел прочности на сжатие материала составил 110-130 МПа.

Предлагаемый способ позволяет использовать любые пироксенсодержащие горные породы (недефицитное сырье) и существенно сократить процесс по-; лучения на их основе поризованного силикатного материала, при этом материсш характеризуется повышенной механической прочностью, в сочетании с другими высокими физико-химическими свойствами, обеспеченными свойствами кристаллической фазы твердых растворов на основе пироксена, поризованный силикатный материал может использоваться для теплоизоляции промьаш- ленных агрегатов. Производство поризованного силикатного материала экономически эффективно.,

Вследствие сокращения времени технологического цикла получения поризованного материала, не требуется

больших производственных площадей и металлоемкого оборудования. Формула изобретения Способ получения поризованного силикатного материала путем плавления сырья, приготовления гранулята из распЯава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, отличающийся тем, что, с целью повъааения механической прочнос0ти материала и повышения производительности, приготовление гранулята осуществляют из расплава пироксенсодержащих пород, нагревание смеси ведут со скоростью 200-400с в

5 а вспенивание - при температуре iia 20-60 С ниже верхней температуры кристаллизации расплава.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании (11205896,

0 кл, С 1 М, 1967.

2.Патент Франции 1427824, кл. G 04 В 2/00, 1967.

3.Демидович Б.К, Пеностекло. Минск, Наука и жизнь, 1975, с. 247.