RU2300506C1 - Building material and the method of its production - Google Patents
Building material and the method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300506C1 RU2300506C1 RU2006117011/03A RU2006117011A RU2300506C1 RU 2300506 C1 RU2300506 C1 RU 2300506C1 RU 2006117011/03 A RU2006117011/03 A RU 2006117011/03A RU 2006117011 A RU2006117011 A RU 2006117011A RU 2300506 C1 RU2300506 C1 RU 2300506C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- silica
- mass
- water
- content
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительной индустрии, в частности к строительному материалу и способу его получения.The invention relates to the field of the construction industry, in particular to a building material and a method for its production.
Задача получения дешевых пористых неорганических строительных материалов из широко распространенных кремнистых пород стоит уже более пятидесяти лет. Проблема состоит в том, что кремнистые породы практически не вспучиваются. В то же время кремнистые породы в смеси с жидким стеклом вспучиваются. При этом температура плавления таких смесей на 460-550°С ниже, чем у исходных кремнистых пород. При температуре 650°С и выше такая смесь становится вязкой, легкоплавкой. Выделяющиеся при этой температуре газы, в частности, водяной пар, вспучивают смесь, которая после охлаждения дает пористый неорганический материал. Размер пор в материале зависит от пластично-вязких свойств смеси, ее состава и температуры вспучивания. В основе рассмотренного подхода лежит термохимическое вспучивание силикатной массы за счет водяного пара, образующегося из физической и химически связанной воды, содержащейся в самой силикатной массе. Описанный подход лежит в основе получения пористых строительных материалов и способов их получения.The task of obtaining cheap porous inorganic building materials from widespread siliceous rocks has been going on for more than fifty years. The problem is that siliceous rocks practically do not swell. At the same time, siliceous rocks in a mixture with liquid glass swell. The melting temperature of such mixtures is 460-550 ° C lower than that of the initial siliceous rocks. At a temperature of 650 ° C and above, such a mixture becomes viscous, fusible. Gases evolved at this temperature, in particular water vapor, swell the mixture, which after cooling gives a porous inorganic material. The pore size in the material depends on the plastic-viscous properties of the mixture, its composition and expansion temperature. The basis of the considered approach is the thermochemical expansion of the silicate mass due to water vapor generated from physical and chemically bound water contained in the silicate mass itself. The described approach is the basis for obtaining porous building materials and methods for their preparation.
Известен строительный материал и способ его получения (см. патент РФ №2053984, С04В 38/02, 1996 г.). Строительный материал получают из исходной смеси, содержащей кремнеземсодержащий компонент, щелочной компонент, цинкосодержащий компонент и воду с отношением содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента в диапазоне значений от 0,4 до 0,5, суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды в диапазоне значений от 0,8 до 2,2. В качестве кремнеземсодержащего компонента используют трепел, диатомит или опоку, в качестве щелочного компонента - гидроксид натрия, в качестве цинкосодержащей добавки - оксид цинка, сульфат цинка или хлорид цинка, в качестве воды - водопроводную воду. Получаемый материал имеет пористость 78-89 об.%, плотность от 134 до 302 кг/м3, коэффициент теплопроводности от 0,074 до 0,098 Вт/(м°С) и прочность при сжатии от 2 до 10 кгс/см2. Материал имеет невысокое качество из-за неоднородной пористости, а именно наблюдается значительный разброс пор по их размерам, а также наличие пустот и уплотнений в структуре материала. Указанное низкое качество материала определяет недостаточно хорошие вышеперечисленные характеристики материала, а именно его плотность, прочность при сжатии и коэффициент теплопроводности. В частности, материал плотностью 134 кг/м3 при приемлемой (для данной плотности) прочности при сжатии в размере 2 кгс/см2 имеет недопустимо высокое (для данной плотности) значение коэффициента теплопроводности 0,074 Вт/(м°С). С другой стороны, материал плотностью 302 кг/м3 при приемлемом значении коэффициента теплопроводности 0,098 Вт/(м°С) имеет достаточно низкое значение прочности при сжатии в размере 10 кгс/см2. Кроме того, материал имеет высокую стоимость вследствие высокого значения отношения щелочного компонента к кремнеземсодержащему компоненту в исходной смеси (0,4-0,5), а также за счет использования в исходной смеси цинкосодержащей добавки. Использование в приготовлении исходной смеси цинкосодержащей добавки не улучшает структуры материала. Перечисленные недостатки препятствуют организации промышленного производства и ограничивают широкое применение этого материала.Known building material and method for its production (see RF patent No. 2053984, С04В 38/02, 1996). The building material is obtained from an initial mixture containing a silica-containing component, an alkaline component, a zinc-containing component and water with a ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component in the range from 0.4 to 0.5, the total content of silica-containing component and the alkaline component to the water content in the range of values is from 0.8 to 2.2. Tripoli, diatomite or flask are used as the silica-containing component, sodium hydroxide is used as the alkaline component, zinc oxide, zinc sulfate or zinc chloride are used as the zinc-containing additive, and tap water is used as water. The resulting material has a porosity of 78-89 vol.%, A density of 134 to 302 kg / m 3 , a thermal conductivity of 0.074 to 0.098 W / (m ° C) and compressive strength of 2 to 10 kgf / cm 2 . The material has a low quality due to non-uniform porosity, namely, there is a significant pore scatter in their size, as well as the presence of voids and seals in the structure of the material. The specified low quality of the material determines the above-mentioned characteristics of the material that are not good enough, namely its density, compressive strength and thermal conductivity. In particular, a material with a density of 134 kg / m 3 at an acceptable (for a given density) compressive strength of 2 kgf / cm 2 has an unacceptably high (for a given density) value of the thermal conductivity coefficient of 0.074 W / (m ° C). On the other hand, a material with a density of 302 kg / m 3 with an acceptable value of the coefficient of thermal conductivity of 0.098 W / (m ° C) has a rather low value of compressive strength in the amount of 10 kgf / cm 2 . In addition, the material has a high cost due to the high ratio of the alkaline component to the silica-containing component in the initial mixture (0.4-0.5), and also due to the use of a zinc-containing additive in the initial mixture. The use of a zinc-containing additive in the preparation of the initial mixture does not improve the structure of the material. These shortcomings impede the organization of industrial production and limit the widespread use of this material.
Способ получения материала заключается в том, что смешивают кремнеземсо держащий компонент, щелочной компонент, цинкосодержащий компонент и воду с получением исходной смеси, в которой отношение содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента находится в диапазоне значений от 0,4 до 0,5 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды находится в диапазоне значений от 0,8 до 2,2. Указанную смесь перемешивают до получения гомогенной массы, в которой происходят реакции силикатообразования с получением силикатной массы. Полученной силикатной массой заполняют формы, нагревают ее до температуры 350-400°С, при которой наблюдается вспучивание массы, с последующим остыванием до температуры окружающей среды и извлечением из форм готового строительного материала. Вспучивание силикатной массы обеспечивается за счет паров воды. Пар образуется из воды, получаемой при частичной дегидратации в указанном температурном интервале некоторых видов гидроксидов, содержащихся в силикатной массе. Также в парообразовании участвует физическая вода, находящаяся в силикатной массе. Недостатком этого способа является невысокое качество получаемого материала, проявляющееся в неоднородности пористости и неудовлетворительном сочетании характеристик материала - плотности, прочности при сжатии и коэффициента теплопроводности. Названный недостаток объясняется тем, что в способе в процессе парообразования участвуют физическая вода и химически связанная вода некоторых видов гидроксидов, дегидратирующихся при температуре вспучивания. Другой фактор, объясняющий низкое качество получаемого материала, состоит в том, что вспучиванию подвергают силикатную массу высокой влажности, отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды находится в диапазоне значений от 0,8 до 2,2, создающей условия для агрегирования ("склеивания") частиц массы, что приводит к образованию пустот, крупных пор и сообщающихся (открытых) пор.The method of obtaining the material consists in mixing a silica-containing component, an alkaline component, a zinc-containing component and water to obtain an initial mixture in which the ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component is in the range from 0.4 to 0.5 and the ratio of the total the content of silica-containing and alkaline components to the water content is in the range from 0.8 to 2.2. The specified mixture is stirred until a homogeneous mass is obtained, in which silicate formation reactions take place to obtain a silicate mass. The obtained silicate mass is filled into the molds, heated to a temperature of 350-400 ° C, at which the mass swelling is observed, followed by cooling to ambient temperature and removing the finished building material from the molds. The expansion of the silicate mass is ensured by water vapor. Steam is formed from water obtained by partial dehydration in the specified temperature range of certain types of hydroxides contained in the silicate mass. Also involved in vaporization is physical water in the silicate mass. The disadvantage of this method is the low quality of the material obtained, manifested in the heterogeneity of porosity and an unsatisfactory combination of material characteristics - density, compressive strength and thermal conductivity. The mentioned disadvantage is explained by the fact that physical water and chemically bound water of certain types of hydroxides involved in the process of vaporization are dehydrated at the expansion temperature. Another factor explaining the low quality of the obtained material is that the silicate mass of high humidity is subjected to expansion, the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the water content is in the range from 0.8 to 2.2, which creates conditions for aggregation (" bonding ") of the particles of mass, which leads to the formation of voids, large pores and interconnected (open) pores.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является строительный материал и способ его получения, известный из книги В.Н.Иваненко "Строительные материалы и изделия из кремнистых пород". - Киев: Будiвельнiк:, 1978, 120 с.The closest technical solution for the combination of essential features and the achieved result is the building material and the method of its production, known from the book of V.N.Ivanenko "Building materials and products from siliceous rocks." - Kiev: Alarm: 1978, 120 p.
Известный строительный материал получают из исходной смеси, включающей кремнеземсодержащий компонент, щелочной компонент и воду с отношением содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента в диапазоне значений от 0,08 до 0,40, суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды в диапазоне значений от 1,6 до 5,3. Полученный материал имеет пористость 63-80 об.%, плотность (ρ) от 300 до 700 кг/м3, коэффициент (λ) теплопроводности от 0,14 до 0,29 Вт/(м°С) и прочность при сжатии от 13 до 50 кгс/см2. Материал имеет достаточно высокое значение плотности, менее плотный материал получить не удается. Высокая плотность определяет высокое значение теплопроводности, что ограничивает возможность использования материала в качестве теплоизоляционного материала. Вышеописанный материал имеет невысокое качество из-за низкой и неоднородной пористости, а также из-за наличии пустот и уплотнений в структуре материала. Невысокое качество материала объясняется протеканием процесса парообразования, в котором участвуют физическая вода и химически связанная вода некоторых видов гидроксидов, дегидратирующих при температуре вспучивания. Это, а также подача на вспучивание влажной силикатной массы, приводит к неоднородной пористости и образованию пустот и уплотнений в структуре материала. Низкое качество материала определяет низкие показатели вышеперечисленных характеристик материала, а именно его плотность, прочность при сжатии и коэффициент теплопроводности. В частности, материал плотностью 300 кг/м3 имеет невысокую (для данной плотности) прочность при сжатии порядка 13 кгс/см2 и недопустимо высокое (для данной плотности) значение коэффициента теплопроводности порядка 0,14 Вт/(м°С). Более тяжелый материал плотностью 550 кг/м3 также имеет недостаточную прочность порядка 27 кгс/см2 и очень высокое значение коэффициента теплопроводности порядка 0,21 Вт/(м°С). Перечисленные недостатки препятствуют организации промышленного производства и ограничивают широкое применение этого материала.A well-known building material is obtained from an initial mixture comprising a silica-containing component, an alkaline component and water with a ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component in the range of values from 0.08 to 0.40, the total content of silica-containing component and the alkaline component to the water content in the range of values from 1.6 to 5.3. The resulting material has a porosity of 63-80 vol.%, Density (ρ) from 300 to 700 kg / m 3 , coefficient (λ) of thermal conductivity from 0.14 to 0.29 W / (m ° C) and compressive strength from 13 up to 50 kgf / cm 2 . The material has a sufficiently high density value; less dense material cannot be obtained. High density determines a high value of thermal conductivity, which limits the possibility of using the material as a heat-insulating material. The above material is of poor quality due to the low and heterogeneous porosity, as well as due to the presence of voids and seals in the structure of the material. The low quality of the material is explained by the course of the process of vaporization, in which physical water and chemically bound water of some types of hydroxides participate, dehydrating at the expansion temperature. This, as well as supplying a moist silicate mass for swelling, leads to inhomogeneous porosity and the formation of voids and seals in the structure of the material. The low quality of the material determines the low rates of the above characteristics of the material, namely its density, compressive strength and thermal conductivity. In particular, a material with a density of 300 kg / m 3 has a low (for a given density) compressive strength of about 13 kgf / cm 2 and an unacceptably high (for a given density) value of the thermal conductivity of about 0.14 W / (m ° C). Heavier material with a density of 550 kg / m 3 also has insufficient strength of the order of 27 kgf / cm 2 and a very high value of the coefficient of thermal conductivity of the order of 0.21 W / (m ° C). These shortcomings impede the organization of industrial production and limit the widespread use of this material.
Способ получения материала заключается в том, что смешивают кремнеземсодержащий компонент, щелочной компонент и воду с получением исходной смеси, в которой отношение содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента находится в диапазоне значений от 0,08 до 0,40 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды находится в диапазоне значений от 1,6 до 5,3. Перед смешиванием из кремнеземсодержащего компонента частично удаляют физическую воду (сушат) и затем измельчают до основной фракции менее 0,14 мм. Смесь исходных компонентов перемешивают и получают гомогенную массу, которую выдерживают не менее двух часов для протекания реакций силикатообразования и получения силикатной массы, которой заполняют формы и нагревают до температуры ее вспучивания в диапазоне температур 650-900С° с последующим остыванием до температуры окружающей среды и извлечением из форм строительного материала. Вспучивание силикатной массы обеспечивается за счет паров воды. Пар образуется из воды, получаемой при частичной дегидратации в указанном температурном интервале некоторых видов гидроксидов, содержащихся в силикатной массе. Также в парообразовании участвует физическая вода, находящаяся в силикатной массе. Недостатком этого способа является невысокое качество получаемого материала, проявляющееся в неоднородности пористости и неудовлетворительном сочетании характеристик материала - плотности, прочности при сжатии и коэффициенте теплопроводности. Указанный недостаток объясняется тем, что в способе в процессе парообразования участвуют одновременно физическая вода и химическая вода некоторых видов гидроксидов, дегидратирующих при температуре вспучивания. Другим фактором, влияющим на низкое качество получаемого материала, является то, что вспучиванию подвергают силикатную массу высокой влажности, отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды находится в диапазоне значений от 1,6 до 5,3. Это создает условия для агрегирования ("склеивания") частиц массы, что приводит к образованию пустот, крупных пор и сообщающихся (открытых) пор.The method of obtaining the material is that a silica-containing component, an alkaline component and water are mixed to obtain an initial mixture in which the ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component is in the range from 0.08 to 0.40 and the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the water content is in the range from 1.6 to 5.3. Before mixing, the physical water is partially removed from the silica-containing component (dried) and then ground to a basic fraction of less than 0.14 mm. The mixture of the starting components is mixed and a homogeneous mass is obtained, which is held for at least two hours for the occurrence of silicate formation reactions and to obtain a silicate mass, which is filled into molds and heated to its expansion temperature in the temperature range 650-900 ° C, followed by cooling to ambient temperature and removing from forms of building material. The expansion of the silicate mass is ensured by water vapor. Steam is formed from water obtained by partial dehydration in the specified temperature range of certain types of hydroxides contained in the silicate mass. Also involved in vaporization is physical water in the silicate mass. The disadvantage of this method is the low quality of the material obtained, which is manifested in the heterogeneity of porosity and an unsatisfactory combination of material characteristics - density, compressive strength and thermal conductivity. This drawback is due to the fact that in the method in the process of vaporization, both physical water and chemical water of certain types of hydroxides are involved, dehydrating at the expansion temperature. Another factor affecting the low quality of the obtained material is that the silicate mass of high humidity is subjected to expansion, the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the water content is in the range from 1.6 to 5.3. This creates the conditions for aggregation ("bonding") of the particles of the mass, which leads to the formation of voids, large pores and interconnected (open) pores.
Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик строительного материала на основе доступных широко распространенных кремнистых пород.The technical result of the invention is to improve the operational characteristics of a building material based on available widely distributed siliceous rocks.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения строительного материала, включающем смешение кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды при отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента от 0,08 до 0,40 и отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды до 5,3 с получением гомогенной силикатной массы, заполнение ею формы и нагрев до температуры вспучивания силикатной массы с последующим остыванием до температуры окружающей среды и извлечением из формы готового строительного материала, полученную силикатную массу подвергают перед заполнением формы температурному воздействию до остаточной влажности менее 5 мас.%, измельчению до размера частиц не более 100 мкм, обеспечивающего при вспучивании размер пор менее 3 мм, после заполнения формы - нагреву до 600°С с частичной дегидратацией указанной массы, затем нагреву до температуры вспучивания, находящейся в интервале от 650 до 900°С, а остыванию - с постепенным снижением температуры по режиму: до 580°С со скоростью не выше 2°С/мин, до 250°С - не выше 8°С/мин, до 20°С - не выше 1,5°С/мин. Причем отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды составляет, по меньшей мере, 0,8, указанное измельчение осуществляют до размера частиц менее 80 мкм, нагрев до 600°С осуществляют в диапазонах температур до 165°С, от 165 до 220°С, от 230 до 350°С, от 450 до 600°С в любой их последовательности, частичную дегидратацию указанной массы осуществляют за счет дегидратации гидроксидов железа и алюминия, содержащихся в силикатной массе, вспучивание осуществляют за счет окончательного удаления химически связанной воды.The problem is solved in that in a method for producing a building material, comprising mixing a silica-containing component, an alkaline component and water with a ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component from 0.08 to 0.40 and a ratio of the total content of silica-containing and alkaline component to the water content to 5.3 to obtain a homogeneous silicate mass, filling it with a mold and heating to a temperature of expansion of the silicate mass, followed by cooling to ambient temperature medium and extracting the finished building material from the mold, the resulting silicate mass is subjected, before filling the mold, to temperature exposure to a residual moisture content of less than 5 wt.%, grinding to a particle size of not more than 100 μm, providing pore size of less than 3 mm when swelling, after filling the mold, to heating to 600 ° C with partial dehydration of the specified mass, then heating to a swelling temperature in the range from 650 to 900 ° C, and to cooling - with a gradual decrease in temperature according to the regime: to 580 ° C with a speed not exceeding е 2 ° С / min, up to 250 ° С - not higher than 8 ° С / min, up to 20 ° С - not higher than 1,5 ° С / min. Moreover, the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the water content is at least 0.8, this grinding is carried out to a particle size of less than 80 microns, heating to 600 ° C is carried out in temperature ranges up to 165 ° C, from 165 to 220 ° C, from 230 to 350 ° C, from 450 to 600 ° C in any of their sequences, partial dehydration of the specified mass is carried out due to the dehydration of iron and aluminum hydroxides contained in the silicate mass, swelling is carried out due to the final removal of chemically bonded water.
Поставленная задача решается также тем, что строительный материал, полученный из исходной смеси, содержащей кремнеземсодержащий компонент, щелочной компонент и воду при отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента от 0,08 до 0,40 и отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды до 5,3, получен указанным выше способом и имеет пористость в диапазоне значений от 80 до 95 об.% при плотности от 70 до 400 кг/м3, коэффициенте теплопроводности от 0,035 до 0,14 Вт/м°С и прочности при сжатии от 1 до 100 кгс/см2.The problem is also solved by the fact that the building material obtained from the initial mixture containing a silica-containing component, an alkaline component and water with a ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component from 0.08 to 0.40 and the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the content water to 5.3, obtained by the above method and has a porosity in the range of 80 to 95 vol.% at a density of 70 to 400 kg / m3, coefficient of heat conductivity of 0.035 to 0.14 W / m ° C and Ruggedness upon compression from 1 to 100 kgf / cm 2.
При отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента менее 0,08 получаемый материал имеет пониженную пористость, менее 80%, повышенную прочность, более 400 кг/м3 и повышенный коэффициент теплопроводности, более 0,14 Вт/(м°С). В случае, если значение указанного соотношения составит более 0,40, стоимость материала становится недопустимо высокой по причине высокого содержания дорогостоящего щелочного компонента.When the ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component is less than 0.08, the resulting material has a reduced porosity, less than 80%, increased strength, more than 400 kg / m 3 and an increased thermal conductivity, more than 0.14 W / (m ° C). If the value of the specified ratio is more than 0.40, the cost of the material becomes unacceptably high due to the high content of the expensive alkaline component.
При отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды более 5,3 недостаток воды сказывается на качестве протекания реакций силикатообразования, а также затрудняет процесс гомогенизации исходной смеси.When the ratio of the total content of the silica-containing component and the alkaline component to the water content is more than 5.3, the lack of water affects the quality of the reactions of silicate formation, and also complicates the process of homogenization of the initial mixture.
С другой стороны, отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды должно составлять, по меньшей мере, 0,8. В случае, если значение указанного соотношения составит менее 0,8, существенную роль начинают играть затраты на последующее удаление излишков воды.On the other hand, the ratio of the total content of the silica-containing component and the alkaline component to the water content should be at least 0.8. If the value of this ratio is less than 0.8, the costs of the subsequent removal of excess water begin to play a significant role.
Рекомендуется использовать указанное соотношение в интервале 3,5-4,2, что, с одной стороны, обеспечивает эффективную гомогенизацию смеси и протекание реакций силикатообразования в ней, а с другой стороны, - экономию энергозатрат на удаление физической воды на последующих этапах реализации способа. Строительный материал, согласно изобретению, имеет однородную структуру, равномерную пористость, в нем отсутствуют пустоты, уплотнения и другие дефекты. Высокая пористость, небольшие размеры пор и однородная структура обеспечивают материалу лучшие недостижимые ранее значения плотности, прочности при сжатии, коэффициента теплопроводности. Стоимость полученного материала достаточно низкая, что обеспечивается прежде всего низким содержанием щелочного компонента в исходной смеси. Материал такого качества имеет широкое промышленное применение. Условно материалы этой серии по сочетанию характеристик плотность, прочность при сжатии, коэффициент теплопроводности можно разделить на три вида (см. табл.):It is recommended to use the indicated ratio in the range of 3.5-4.2, which, on the one hand, ensures effective homogenization of the mixture and the occurrence of silicate formation reactions in it, and, on the other hand, saves energy costs for the removal of physical water at subsequent stages of the method. The building material, according to the invention, has a uniform structure, uniform porosity, there are no voids, seals and other defects. High porosity, small pore sizes and a uniform structure provide the material with the best previously unattainable values of density, compressive strength, and thermal conductivity. The cost of the obtained material is quite low, which is ensured primarily by the low alkaline content in the initial mixture. A material of this quality has wide industrial applications. Conventionally, the materials of this series according to the combination of characteristics density, compressive strength, thermal conductivity can be divided into three types (see table):
Материал, согласно изобретению, как теплоизоляционный материал может использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленных установок, аппаратуры, холодильников, трубопроводов и транспортных средств. Материал, согласно изобретению, как конструкционно-теплоизоляционный материал, может использоваться для выполнения самонесущих ограждений и перемычек при возведении малоэтажных жилых, административных и промышленных зданий и сооружений. При этом дополнительная теплоизоляция конструкций, выполненных из этого материала, не требуется.The material according to the invention as a heat-insulating material can be used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, equipment, refrigerators, pipelines and vehicles. The material according to the invention, as structural heat-insulating material, can be used to make self-supporting fences and lintels for the construction of low-rise residential, administrative and industrial buildings and structures. Moreover, additional thermal insulation of structures made of this material is not required.
Материал, согласно изобретению, как конструкционный материал, может использоваться как несущий строительный материал для возведения малоэтажных жилых, административных и промышленных зданий и сооружений. При этом дополнительная теплоизоляция конструкций, выполненных из этого материала, не требуется.The material according to the invention, as a structural material, can be used as a supporting building material for the construction of low-rise residential, administrative and industrial buildings and structures. Moreover, additional thermal insulation of structures made of this material is not required.
Предпочтительно, когда отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды составляет, по меньшей мере, 0,8.Preferably, when the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the water content is at least 0.8.
Частичное удаление химически связанной воды обеспечивают за счет дегидратации гидроксидов железа и алюминия, содержащихся в силикатной массе.Partial removal of chemically bound water is ensured by the dehydration of iron and aluminum hydroxides contained in the silicate mass.
Окончательное удаление химически связанной воды обеспечивают за счет дегидратации гидроксидов кремния, содержащихся в силикатной массе.The final removal of chemically bound water is ensured by the dehydration of silicon hydroxides contained in the silicate mass.
Температура вспучивания лежит в интервале температур 650-900°С.The expansion temperature lies in the temperature range 650-900 ° C.
Такая реализация способа позволяет получить строительный материал с заявленными характеристиками. Это обеспечивается за счет того, что способ использует для парообразования только один источник - химическую воду, входящую в состав гидроксида кремния, дегидратация которого происходит при температуре вспучивания. Все прочие возможные источники воды для парообразования, в частности физическая вода, удаляются на этапе получения силикатной массы с остаточной влажностью менее 5 мас.%, химически связанная вода удаляется на этапе получения частично дегидратированной силикатной массы, когда в диапазоне температур 80°С-600°С происходит дегидратация гидроксидов железа и алюминия. Другой фактор, влияющий на достижение характеристик заявленного строительного материала, состоит в том, что вспучиванию подвергают сухую силикатную массу в виде измельченных частиц, что способствует образованию равномерной пористости и снижает вероятность образования пустот, крупных пор, уплотнений и сообщающихся (открытых) пор.This implementation of the method allows to obtain building material with the claimed characteristics. This is due to the fact that the method uses only one source for vaporization - chemical water, which is part of silicon hydroxide, the dehydration of which occurs at a temperature of expansion. All other possible sources of water for vaporization, in particular physical water, are removed at the stage of obtaining silicate mass with a residual moisture content of less than 5 wt.%, Chemically bound water is removed at the stage of obtaining partially dehydrated silicate mass, when in the temperature range 80 ° С-600 ° With the dehydration of hydroxides of iron and aluminum. Another factor influencing the achievement of the characteristics of the claimed building material is that the dry silicate mass in the form of crushed particles is expanded, which contributes to the formation of uniform porosity and reduces the likelihood of voids, large pores, seals and interconnected (open) pores.
Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.
В качестве кремнеземсодержащего компонента для приготовления исходной смеси используют осадочные или вулканогенно-осадочные кремнистые породы: диатомиты, спонголиты, радиоляриты, силикофлагеллиты, опоки, трепела, цеолиты, кремнистые суглинки и их переходные разновидности, в том числе с глинистой составляющей в виде монтмориллонитовой, монтмориллонит-гидрослюдистой, каолинит-монтмориллонитовой, каолинит-гидрослюдистой ассоциациями. Кремнеземсодержащий компонент имеет следующий химический состав, в мас.%:As a silica-containing component for the preparation of the initial mixture, sedimentary or volcanic-sedimentary siliceous rocks are used: diatomites, spongolites, radiolarites, silicoflagellites, flasks, tripoli, zeolites, siliceous loams and their transitional varieties, including those with a clay component in the form of montmorillorite hydromica, kaolinite-montmorillonite, kaolinite-hydromica associations. The silica-containing component has the following chemical composition, in wt.%:
Для приготовления исходной смеси используют кремнеземсодержащий компонент естественной влажности, что исключает по сравнению с ближайшим аналогом необходимость предварительной его сушки и помола, что экономит соответствующие энергозатраты. Такая возможность обеспечивается за счет перераспределения части химических реакций на последующих этапах. При этом вода, содержащаяся в исходном кремнеземсодержащем компоненте, учитывается при расчете соотношения суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды.To prepare the initial mixture, a silica-containing component of natural humidity is used, which eliminates the need for preliminary drying and milling, which saves the corresponding energy costs compared to the closest analogue. This possibility is provided due to the redistribution of part of the chemical reactions in subsequent stages. In this case, the water contained in the initial silica-containing component is taken into account when calculating the ratio of the total content of the silica-containing component and the alkaline component to the water content.
В качестве щелочного компонента используют гидроксид натрия или гидроксид калия. При этом щелочной компонент вводится в форме водного раствора. Рекомендуется использовать промышленно выпускаемые растворы.Sodium hydroxide or potassium hydroxide is used as the alkaline component. In this case, the alkaline component is introduced in the form of an aqueous solution. It is recommended to use commercially available solutions.
В качестве воды используют водопроводную воду или воду, предназначенную для приготовления строительных растворов.As water use tap water or water intended for the preparation of mortars.
При отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента менее 0,08 получаемый материал имеет пониженную пористость и повышенный коэффициент теплопроводности, что ограничивает практическое применение материала. В случае, если значение указанного соотношения составит более 0,40, стоимость материала становится недопустимо высокой по причине высокого содержания дорогостоящего щелочного компонента.When the ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component is less than 0.08, the resulting material has a reduced porosity and an increased coefficient of thermal conductivity, which limits the practical use of the material. If the value of the specified ratio is more than 0.40, the cost of the material becomes unacceptably high due to the high content of the expensive alkaline component.
При отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды более 5,3 недостаток воды сказывается на качестве протекания реакций силикатообразования, а также затрудняет операцию гомогенизации исходной смеси.When the ratio of the total content of the silica-containing component and the alkaline component to the water content is more than 5.3, the lack of water affects the quality of the reactions of silicate formation, and also complicates the operation of homogenization of the initial mixture.
С другой стороны, отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента к содержанию воды должно составлять, по меньшей мере, 0,8. В случае, если значение указанного соотношения составит менее 0,8, существенную роль начинают играть затраты на последующее удаление излишков воды.On the other hand, the ratio of the total content of the silica-containing component and the alkaline component to the water content should be at least 0.8. If the value of this ratio is less than 0.8, the costs of the subsequent removal of excess water begin to play a significant role.
Рекомендуется использовать указанное соотношение в интервале 3,5-4,2, что, с одной стороны, обеспечивает эффективную гомогенизацию смеси и протекание реакций силикатообразования в ней, а, с другой стороны, - экономию энергозатрат на удаление физической воды на последующих этапах.It is recommended to use the specified ratio in the range of 3.5-4.2, which, on the one hand, ensures effective homogenization of the mixture and the occurrence of silicate formation reactions in it, and, on the other hand, saves energy costs for the removal of physical water in the subsequent stages.
Исходную смесь перемешивают в смесителе до получения гомогенной массы. Силикатная гомогенная масса, размещенная на поддонах или на конвейере, подается в сушильную камеру, где удаляется физическая вода с получением силикатной массы с остаточной влажностью менее 5 мас.%. В указанном температурном интервале реакции силикатообразования протекают существенно быстрее (в десятки раз), чем в условиях температуры окружающей среды. В случае, если остаточная влажность силикатной массы будет больше 5 мас.%, то возможно затруднение операции ее измельчения до требуемых размеров частиц.The initial mixture is mixed in a mixer until a homogeneous mass is obtained. A silicate homogeneous mass placed on pallets or on a conveyor is fed into a drying chamber where physical water is removed to obtain a silicate mass with a residual moisture content of less than 5 wt.%. In the indicated temperature range, the reactions of silicate formation proceed much faster (tens of times) than under ambient temperature conditions. If the residual moisture content of the silicate mass is more than 5 wt.%, It may be difficult to grind it to the required particle size.
Сухую силикатную массу с остаточной влажностью менее 5 мас.% подвергают измельчению в мельнице. При необходимости, перед подачей в мельницу, сухую силикатную массу можно подвергнуть дроблению до размера кусков, с которыми работает мельница принятого типа. Силикатную массу измельчают до размера частиц основной фракции, обеспечивающего при вспучивании заданный размер пор менее 3 мм.Dry silicate mass with a residual moisture content of less than 5 wt.% Is subjected to grinding in a mill. If necessary, before feeding into the mill, the dry silicate mass can be crushed to the size of the pieces with which the mill of the accepted type works. The silicate mass is crushed to a particle size of the main fraction, which ensures a predetermined pore size of less than 3 mm during expansion.
Для обеспечения в строительном материале заданного размера пор сухую силикатную массу измельчают до размера основной фракции менее 0,8 мм. При этом наблюдается следующая зависимость - чем тоньше измельчение силикатной массы, тем более мелкие поры имеет материал. Рекомендуется проводить измельчение сухой силикатной массы до размера основной фракции в пределах 30-80 мкм. При таком измельчении обеспечивается хорошее соотношение между энергозатратами на измельчение и получаемыми эксплуатационными характеристиками материала. Затем силикатной массой, представляющей собой измельченные частицы сухой силикатной массы, заполняют формы, которые при вспучивании обеспечат требуемую форму получаемого строительного материала. С помощью форм строительному материалу могут придаваться формы блоков различных габаритов, формы сегментов, скорлуп для утепления трубопроводов и прочие другие формы. Измельченную силикатную массу, заполняющую формы, подвергают температурному воздействию в диапазоне температур от 80°С до 600°С для частичного удаления химически связанной воды. Назначение этой температурной обработки - удалить химически связанную воду посредством дегидратации гидроксидов железа и алюминия. Результат этой операции обработки - частично дегидратированная силикатная масса, т.е. силикатная масса, дегидратированная по гидроксидам железа и алюминия. Частичное удаление химически связанной воды при температуре менее 80°С и более 600°С не имеет смысла, так как в этом случае протекание реакции дегидратации гидроксидов железа и алюминия не наблюдается. Гидроксиды железа и алюминия в основном образуются на этапе силикатообразования при взаимодействии с водой оксидов железа и алюминия, содержащихся в исходном кремнеземсодержащем компоненте. Рассматриваемые гидроксиды силикатной массы представлены различными видами соединений и их фазовых состояний, характеризующихся разными температурами дегидратации. Для обеспечения требуемой дегидратации проводят обязательные температурные обработки в четырех температурных интервалах. Температурное воздействие в диапазоне температур от 80°С до 165°С обеспечивает в основном дегидратацию гидроксида железа вида FeO(OH), в частности его α-, β-, γ- и δ-фаз. Температурное воздействие в диапазоне температур от 165°С до 220°С обеспечивает в основном дегидратацию гидроксида алюминия вида Al(ОН)3, в частности его фазовых состояний в форме гиббсита и байерита, а также гидроксида железа вида FeO(OH), в частности его α-фазы. Температурное воздействие в диапазоне температур от 230°С до 350°С обеспечивает в основном дегидратацию определенных гидроксидов железа, находящихся в определенных фазовых состояниях, а также дегидратацию определенных гидроксидов алюминия, в том числе находящегося в фазовом состоянии в виде бемита. Температурное воздействие в диапазоне температур от 450 до 600°С также обеспечивает дегидратацию определенных гидроксидов железа и алюминия, находящихся в определенных фазовых состояниях.To ensure a predetermined pore size in the building material, the dry silicate mass is crushed to a size of the main fraction of less than 0.8 mm. In this case, the following dependence is observed - the finer the grinding of the silicate mass, the smaller pores the material has. It is recommended to grind the dry silicate mass to the size of the main fraction in the range of 30-80 microns. With such grinding, a good ratio between the energy consumption for grinding and the resulting operational characteristics of the material is ensured. Then, a silicate mass, which is a crushed particle of a dry silicate mass, is filled into forms that, when expanded, will provide the desired shape of the resulting building material. Using forms, building materials can be shaped into blocks of various sizes, shapes of segments, shells for insulation of pipelines and other other forms. The crushed silicate mass filling the molds is subjected to temperature in the temperature range from 80 ° C to 600 ° C to partially remove chemically bound water. The purpose of this heat treatment is to remove chemically bound water through the dehydration of iron and aluminum hydroxides. The result of this processing operation is a partially dehydrated silicate mass, i.e. silicate mass dehydrated by iron and aluminum hydroxides. Partial removal of chemically bound water at a temperature of less than 80 ° C and more than 600 ° C does not make sense, since in this case the reaction of dehydration of iron and aluminum hydroxides is not observed. Hydroxides of iron and aluminum are mainly formed at the stage of silicate formation during the interaction with water of iron and aluminum oxides contained in the initial silica-containing component. The silicate mass hydroxides under consideration are represented by various types of compounds and their phase states, characterized by different dehydration temperatures. To ensure the required dehydration, mandatory temperature treatments are carried out in four temperature ranges. The temperature effect in the temperature range from 80 ° C to 165 ° C provides mainly the dehydration of iron hydroxide of the form FeO (OH), in particular its α, β, γ and δ phases. The temperature effect in the temperature range from 165 ° C to 220 ° C mainly ensures the dehydration of aluminum hydroxide of the type Al (OH) 3 , in particular its phase states in the form of gibbsite and bayerite, as well as iron hydroxide of the form FeO (OH), in particular α phase. The temperature effect in the temperature range from 230 ° C to 350 ° C provides mainly the dehydration of certain iron hydroxides in certain phase states, as well as the dehydration of certain aluminum hydroxides, including those in the phase state in the form of boehmite. The temperature effect in the temperature range from 450 to 600 ° C also ensures the dehydration of certain iron and aluminum hydroxides in certain phase states.
Частично дегидратированная силикатная масса, а именно силикатная масса, дегидратированная по гидроксидам железа и алюминия, подвергается температурному воздействию при температуре вспучивания. Вспучивание силикатной массы сопровождается окончательным удалением химически связанной воды, вызывающим образование пор в силикатной массе. Вода, образующаяся в результате дегидратации гидроксидов кремния, превращается в пар, который обеспечивает образование пор в силикатной массе, т.е. ее вспучивание. При вспучивании первоначальный объем, занимаемый силикатной массой, увеличивается в несколько раз.The partially dehydrated silicate mass, namely, the silicate mass dehydrated by iron and aluminum hydroxides, is exposed to temperature at the expansion temperature. Swelling of the silicate mass is accompanied by the final removal of chemically bound water, causing the formation of pores in the silicate mass. Water resulting from the dehydration of silicon hydroxides turns into steam, which provides the formation of pores in the silicate mass, i.e. her bloating. With expansion, the initial volume occupied by the silicate mass increases several times.
Вспучивание силикатной массы проводят в температурном интервале от 650 до 900°С. Температура вспучивания влияет на некоторые характеристики получаемого материала. В частности, чем выше температура вспучивания, тем ниже показатель водопоглощения материала.The expansion of the silicate mass is carried out in the temperature range from 650 to 900 ° C. The expansion temperature affects some characteristics of the resulting material. In particular, the higher the expansion temperature, the lower the rate of water absorption of the material.
Вспученная силикатная масса постепенно охлаждается до температуры окружающей среды. Необходимо постепенно снижать температуру с тем, чтобы вспученный материал не потрескался. Рекомендуется следующий режим охлаждения. Охлаждение до 580°С проводить со скоростью не выше 2°С/мин, охлаждение до 250°С - со скоростью не выше 8°С/мин, охлаждение до температуры окружающей среды, например до 20°С - со скоростью не выше 1,5°С/мин. Для гарантированного получения качественного не потрескавшегося материала рекомендуется проводить равномерное естественное охлаждение материала в отключенной от нагрева печи, в которой проводилось вспучивание частично дегидратированной силикатной массы.The expanded silicate mass is gradually cooled to ambient temperature. It is necessary to gradually lower the temperature so that the expanded material does not crack. The following cooling mode is recommended. Cooling to 580 ° C is carried out at a speed not exceeding 2 ° C / min, cooling to 250 ° C - at a speed not exceeding 8 ° C / min, cooling to ambient temperature, for example to 20 ° C - at a speed not exceeding 1, 5 ° C / min. For guaranteed obtaining of high-quality non-cracked material, it is recommended to carry out uniform natural cooling of the material in a furnace disconnected from heating, in which partially dehydrated silicate mass was expanded.
Полученный строительный материал извлекается из форм и может использоваться по назначению. При необходимости, материал может быть разрезан на изделия требуемых форм и размеров.The resulting building material is removed from the molds and can be used for its intended purpose. If necessary, the material can be cut into products of the required shapes and sizes.
При необходимости можно получать строительный материал различного цвета. Для этих целей в исходную смесь в зависимости от требуемого цвета добавляют соли различных металлов.If necessary, you can get building material in various colors. For these purposes, depending on the desired color, salts of various metals are added to the initial mixture.
Заявленный строительный материал относится к неорганическим, негорючим, экологически чистым, механически прочным, био-, атмосферо- и кислотостойким, долговечным и эффективным строительным и теплоизоляционным материалам с низкой теплопроводностью.The claimed building material refers to inorganic, non-combustible, environmentally friendly, mechanically strong, bio-, weather- and acid-resistant, durable and effective building and heat-insulating materials with low thermal conductivity.
Материал может использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленных установок, аппаратуры, холодильников, трубопроводов и транспортных средств. Также заявленный материал может использоваться в качестве конструкционно-теплоизоляционного для возведения конструкций зданий и сооружений, выполняя одновременно и конструкционную, и теплоизоляционную функции.The material can be used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, equipment, refrigerators, pipelines and vehicles. Also, the claimed material can be used as structural and thermal insulation for the erection of structures of buildings and structures, performing both structural and thermal insulation functions.
При необходимости, материал может производиться не только в штучном (блоки, плиты), но так же и в сыпучем (гранулы) виде. Другие цели и преимущества изобретения станут более понятны из следующих конкретных примеров его выполнения.If necessary, the material can be produced not only in pieces (blocks, plates), but also in bulk (granules) form. Other objectives and advantages of the invention will become more apparent from the following specific examples of its implementation.
Пример 1. В качестве кремнеземсодержащего компонента взят трепел природного месторождения следующего химического состава, в мас.%:Example 1. As a silica-containing component taken tripoli natural deposits of the following chemical composition, in wt.%:
В качестве щелочного компонента использован водный раствор едкого натра концентрации 46%.An aqueous solution of sodium hydroxide concentration of 46% was used as the alkaline component.
В качестве воды использована водопроводная вода.As the water used tap water.
Для приготовления исходной смеси едкий натр взят в количестве 0,4 по отношению к трепелу. Отношение суммарного содержания трепела и едкого натра к содержанию воды составило 1,2. В расчет количества воды включается вода, входящая в раствор едкого натра, а также вода, составляющая естественную (карьерную) влажность трепела.To prepare the initial mixture, caustic soda was taken in an amount of 0.4 with respect to tripoli. The ratio of the total content of tripoli and caustic soda to the water content was 1.2. The calculation of the amount of water includes water included in the sodium hydroxide solution, as well as water, which constitutes the natural (career) moisture of tripoli.
Указанную исходную смесь с помощью смесителя перемешали до гомогенного состояния. Затем гомогенную смесь на поддоне поместили в сушильную камеру, с помощью которой удалили физическую воду и получили силикатную массу с остаточной влажностью 1 мас.%.The specified initial mixture using a mixer was mixed until homogeneous. Then a homogeneous mixture on a pallet was placed in a drying chamber, with which physical water was removed and a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.% Was obtained.
Сухую силикатную массу с помощью дробилки раздробили до фракции 2-3 мм и затем с помощью мельницы измельчили до основной фракции 30 мкм. Измельченными частицами силикатной массы заполнили прямоугольную металлическую форму и поместили в муфельную печь. Силикатную массу нагрели до 150°С и выдержали в течение 9 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида железа вида FeO(OH), в частности его α-, β-, γ- и δ-фаз. Затем подняли температуру до 170°С и выдержали 7 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых видов сложных соединений на основе гидроксида железа. Затем подняли температуру до 190°С и выдержали 6 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида алюминия вида Al(ОН)3, в частности его фазовых состояний в форме гиббсита и байерита. Затем подняли температуру до 250°С и выдержали 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию определенных гидроксидов алюминия, в том числе находящегося в фазовом состоянии в виде бемита. Затем подняли температуру до 320°С и выдержали 7 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых гидроксидов железа, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 580°С и выдержали 6 часов, что обеспечило дегидратацию оставшихся некоторых гидроксидов железа и алюминия, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 720°С и выдержали 3 часа, что обеспечило дегидратацию гидроксидов кремния, образование паров воды и образование пор, т.е. вспучивание массы. Затем отключили нагревательный элемент печи и дали материалу в течение 12 часов охладиться естественным образом в закрытой печи до температуры 45°С, после чего он был извлечен из формы.The dry silicate mass was crushed using a crusher to a fraction of 2-3 mm and then crushed to a basic fraction of 30 μm using a mill. The crushed particles of silicate mass were filled into a rectangular metal mold and placed in a muffle furnace. The silicate mass was heated to 150 ° C and held for 9 hours, which ensured mainly the dehydration of iron hydroxide of the form FeO (OH), in particular its α, β, γ, and δ phases. Then the temperature was raised to 170 ° C and held for 7 hours, which ensured mainly the dehydration of some types of complex compounds based on iron hydroxide. Then the temperature was raised to 190 ° C and held for 6 hours, which ensured mainly the dehydration of aluminum hydroxide of the type Al (OH) 3 , in particular its phase states in the form of gibbsite and bayerite. Then the temperature was raised to 250 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of certain aluminum hydroxides, including those in the phase state in the form of boehmite. Then the temperature was raised to 320 ° C and held for 7 hours, which ensured mainly the dehydration of some iron hydroxides in certain phase states. Then, the temperature was raised to 580 ° C and held for 6 hours, which ensured the dehydration of the remaining certain iron and aluminum hydroxides in certain phase states. Then the temperature was raised to 720 ° C and held for 3 hours, which ensured the dehydration of silicon hydroxides, the formation of water vapor and the formation of pores, i.e. bloating mass. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to naturally cool in a closed furnace to a temperature of 45 ° C for 12 hours, after which it was removed from the mold.
Охлажденный блок полученного строительного материала размером 250×250×250 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор 1 мм. Пористость материала составила 92 об.%, плотность 90 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,038 Вт/м°С, прочность при сжатии 3 кгс/см2.The cooled block of the obtained building material with a size of 250 × 250 × 250 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. Pore size 1 mm. The porosity of the material was 92% by volume, density 90 kg / m 3 , thermal conductivity coefficient 0.038 W / m ° C, compressive strength 3 kgf / cm 2 .
Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленных установок, аппаратуры, холодильников, трубопроводов и транспортных средств.The resulting building material relates to heat-insulating building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, equipment, refrigerators, pipelines and vehicles.
Пример 2. Исходная смесь приготовлена из тех же компонентов, как и в примере 1. Отношение едкого натра к трепелу составляет 0,35. Отношение суммарного содержания трепела и едкого натра к содержанию воды составляет 3,5.Example 2. The initial mixture was prepared from the same components as in example 1. The ratio of caustic soda to tripoli is 0.35. The ratio of the total content of tripoli and caustic soda to the water content is 3.5.
В сушильной камере получили силикатную массу с остаточной влажностью 4 мас.%. Сухую силикатную массу измельчили до основной фракции 70 мкм. Силикатную массу нагрели до 145°С и выдержали в течение 10 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида железа вида FeO(OH), в частности его α-, β-, γ- и δ-фаз. Затем подняли температуру до 170°С и выдержали 6 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых видов сложных соединений на основе гидроксида железа. Затем подняли температуру до 190°С и выдержали 6 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида алюминия вида Al(ОН)3, в частности его фазовых состояний в форме гиббсита и байерита.In the drying chamber received a silicate mass with a residual moisture content of 4 wt.%. The dry silicate mass was ground to a basic fraction of 70 μm. The silicate mass was heated to 145 ° C and held for 10 hours, which ensured mainly the dehydration of iron hydroxide of the form FeO (OH), in particular its α, β, γ, and δ phases. Then the temperature was raised to 170 ° C and held for 6 hours, which ensured mainly the dehydration of some types of complex compounds based on iron hydroxide. Then the temperature was raised to 190 ° C and held for 6 hours, which ensured mainly the dehydration of aluminum hydroxide of the type Al (OH) 3 , in particular its phase states in the form of gibbsite and bayerite.
Затем подняли температуру до 250°С и выдержали 6 часов, что обеспечило в основном дегидратацию определенных гидроксидов алюминия, в том числе находящегося в фазовом состоянии в виде бемита. Затем подняли температуру до 320°С и выдержали 6 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых гидроксидов железа, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 580°С и выдержали 6 часов, что обеспечило дегидратацию оставшихся некоторых гидроксидов железа и алюминия, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 700°С и выдержали 3,5 часа, что обеспечило дегидратацию гидроксидов кремния, образование паров воды и образование пор - т.е. вспучивание массы. Затем отключили нагревательный элемент печи и дали материалу в течение 15 часов охладиться естественным способом в закрытой печи до температуры 35°С, после чего он был извлечен из формы. Охлажденный блок полученного строительного материала размером 250×250×250 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и плотности. Размер пор 1,3 мм. Пористость материала составила 89 об.%, плотность 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности от 0,041 Вт/м°С, прочность при сжатии 10 кгс/см2.Then the temperature was raised to 250 ° C and held for 6 hours, which ensured mainly the dehydration of certain aluminum hydroxides, including those in the phase state in the form of boehmite. Then the temperature was raised to 320 ° C and held for 6 hours, which ensured mainly the dehydration of some iron hydroxides in certain phase states. Then, the temperature was raised to 580 ° C and held for 6 hours, which ensured the dehydration of the remaining certain iron and aluminum hydroxides in certain phase states. Then the temperature was raised to 700 ° C and held for 3.5 hours, which ensured the dehydration of silicon hydroxides, the formation of water vapor and the formation of pores - i.e. bloating mass. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to cool naturally for 15 hours in a closed furnace to a temperature of 35 ° C, after which it was removed from the mold. The cooled block of the obtained building material with a size of 250 × 250 × 250 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is homogeneous, the porosity of the material is uniform, there are no voids and densities. Pore size 1.3 mm. The porosity of the material was 89 vol.%, Density 150 kg / m 3 , thermal conductivity from 0.041 W / m ° C, compressive strength 10 kgf / cm 2 .
Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленных установок, аппаратуры, холодильников, трубопроводов и транспортных средств.The resulting building material refers to heat-insulating building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial plants, equipment, refrigerators, pipelines and vehicles.
Пример 3. В качестве кремнеземсодержащего компонента взята опока природного месторождения следующего химического состава, в мас.%:Example 3. As a silica-containing component taken flask natural deposits of the following chemical composition, in wt.%:
Отношение едкого натра к трепелу составило 0,30. Отношение суммарного содержания трепела и едкого натра к содержанию воды составило 4,0.The ratio of caustic soda to tripoli was 0.30. The ratio of the total content of tripoli and caustic soda to the water content was 4.0.
В сушильной камере получили силикатную массу с остаточной влажностью 4 мас.%. Сухую силикатную массу измельчили до основной фракции 60 мкм. Силикатную массу нагрели до 155°С и выдержали в течение 12 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида железа вида FeO(OH), в частности его α-, β-, γ- и δ-фаз. Затем подняли температуру до 170°С и выдержали 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых видов сложных соединений на основе гидроксида железа. Затем подняли температуру до 190°С и выдержали 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида алюминия вида Al(ОН)3, в частности его фазовых состояний в форме гиббсита и байерита. Затем подняли температуру до 250°С и выдержали 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию определенных гидроксидов алюминия, в том числе находящегося в фазовом состоянии в виде бемита. Затем подняли температуру до 320°С и выдержали 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых гидроксидов железа, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 600°С и выдержали 8 часов, что обеспечило дегидратацию оставшихся некоторых гидроксидов железа и алюминия, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 680°С и выдержали 4 часа, что обеспечило дегидратацию гидроксидов кремния, образование паров воды и образование пор - т.е. вспучивание массы. Затем отключили нагревательный элемент печи и дали материалу в течение 24 часов охладиться естественным способом в закрытой печи до температуры 30°С, после чего он был извлечен из формы.In the drying chamber received a silicate mass with a residual moisture content of 4 wt.%. The dry silicate mass was ground to a basic fraction of 60 μm. The silicate mass was heated to 155 ° C and held for 12 hours, which ensured mainly the dehydration of iron hydroxide of the form FeO (OH), in particular its α, β, γ, and δ phases. Then the temperature was raised to 170 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of some types of complex compounds based on iron hydroxide. Then the temperature was raised to 190 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of aluminum hydroxide of the type Al (OH) 3 , in particular its phase states in the form of gibbsite and bayerite. Then the temperature was raised to 250 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of certain aluminum hydroxides, including those in the phase state in the form of boehmite. Then the temperature was raised to 320 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of certain iron hydroxides in certain phase states. Then the temperature was raised to 600 ° C and held for 8 hours, which ensured the dehydration of the remaining certain hydroxides of iron and aluminum in certain phase states. Then the temperature was raised to 680 ° C and held for 4 hours, which ensured the dehydration of silicon hydroxides, the formation of water vapor and the formation of pores - i.e. bloating mass. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to cool naturally for 24 hours in a closed furnace to a temperature of 30 ° C, after which it was removed from the mold.
Охлажденный блок полученного строительного материала размером 250×250×250 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и плотности. Размер пор 1,3 мм. Пористость материала составила 87 об.%, плотность 240 кг/м3, коэффициент теплопроводности от 0,065 Вт/м°С, прочность при сжатии 27 кгс/см2.The cooled block of the obtained building material with a size of 250 × 250 × 250 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is homogeneous, the porosity of the material is uniform, there are no voids and densities. Pore size 1.3 mm. The porosity of the material was 87% by volume, density 240 kg / m 3 , thermal conductivity from 0.065 W / m ° C, compressive strength 27 kgf / cm 2 .
Получен строительный материал, который относится к конструкционно-теплоизоляционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для выполнения самонесущих ограждений и перемычек при возведении малоэтажных жилых, административных и промышленных зданий и сооружений. При этом дополнительная теплоизоляция конструкций, выполненных из этого материала, не требуется.Received building material, which relates to structural and heat-insulating building materials. The material can be effectively used to make self-supporting fences and lintels during the construction of low-rise residential, administrative and industrial buildings and structures. Moreover, additional thermal insulation of structures made of this material is not required.
Пример 4. В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит природного месторождения следующего химического состава мас.%:Example 4. As a silica-containing component taken diatomite natural deposits of the following chemical composition wt.%:
В сушильной камере получили силикатную массу с остаточной влажностью 5 мас.%. Сухую силикатную массу измельчили до основной фракции 100 мкм. Силикатную массу нагрели до 150°С и выдержали в течение 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида железа вида FeO(OH), в частности его α-, β-, γ- и δ-фаз. Затем подняли температуру до 175°С и выдержали 8 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых видов сложных соединений на основе гидроксида железа. Затем подняли температуру до 190°С и выдержали 6 часов, что обеспечило в основном дегидратацию гидроксида алюминия вида Al(ОН)3, в частности его фазовых состояний в форме гиббсита и байерита. Затем подняли температуру до 250°С и выдержали 7 часов, что обеспечило в основном дегидратацию определенных гидроксидов алюминия, в том числе находящегося в фазовом состоянии в виде бемита. Затем подняли температуру до 320°С и выдержали 7 часов, что обеспечило в основном дегидратацию некоторых гидроксидов железа, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 600°С и выдержали 6 часов, что обеспечило дегидратацию оставшихся некоторых гидроксидов железа и алюминия, находящихся в определенных фазовых состояниях. Затем подняли температуру до 690°С и выдержали 5 часов, что обеспечило дегидратацию гидроксидов кремния, образование паров воды и образование пор - т.е. вспучивание массы. Затем отключили нагревательный элемент печи и дали материалу в течение 24 часов охладиться естественным способом в закрытой печи до температуры 30°С, после чего он был извлечен из формы.In the drying chamber received a silicate mass with a residual moisture content of 5 wt.%. The dry silicate mass was crushed to a basic fraction of 100 μm. The silicate mass was heated to 150 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of iron hydroxide of the form FeO (OH), in particular its α, β, γ, and δ phases. Then the temperature was raised to 175 ° C and held for 8 hours, which ensured mainly the dehydration of some types of complex compounds based on iron hydroxide. Then the temperature was raised to 190 ° C and held for 6 hours, which ensured mainly the dehydration of aluminum hydroxide of the type Al (OH) 3 , in particular its phase states in the form of gibbsite and bayerite. Then the temperature was raised to 250 ° C and held for 7 hours, which ensured mainly the dehydration of certain aluminum hydroxides, including those in the phase state in the form of boehmite. Then the temperature was raised to 320 ° C and held for 7 hours, which ensured mainly the dehydration of some iron hydroxides in certain phase states. Then the temperature was raised to 600 ° C and held for 6 hours, which ensured the dehydration of the remaining certain hydroxides of iron and aluminum in certain phase states. Then the temperature was raised to 690 ° C and held for 5 hours, which ensured the dehydration of silicon hydroxides, the formation of water vapor and the formation of pores - i.e. bloating mass. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to cool naturally for 24 hours in a closed furnace to a temperature of 30 ° C, after which it was removed from the mold.
Охлажденный блок полученного строительного материала размером 250×250×250 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и плотности. Размер пор 1,7 мм. Пористость материала составила 81 об.%, плотность 370 кг/м3, коэффициент теплопроводности от 0,095 Вт/м°С, прочность при сжатии 78 кгс/см2.The cooled block of the obtained building material with a size of 250 × 250 × 250 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is homogeneous, the porosity of the material is uniform, there are no voids and densities. Pore size 1.7 mm. The porosity of the material was 81% by volume, density 370 kg / m 3 , thermal conductivity from 0.095 W / m ° C, compressive strength 78 kgf / cm 2 .
Полученный строительный материал относится к конструкционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться как несущий строительный материал для возведения малоэтажных жилых, административных и промышленных зданий и сооружений. При этом дополнительная теплоизоляция конструкций, выполненных из этого материала, не требуется.The resulting building material relates to structural building materials. The material can be effectively used as a supporting building material for the construction of low-rise residential, administrative and industrial buildings and structures. Moreover, additional thermal insulation of structures made of this material is not required.
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006117011/03A RU2300506C1 (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Building material and the method of its production |
| PCT/RU2007/000212 WO2007133114A1 (en) | 2006-05-17 | 2007-04-27 | Building material and a method for the production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006117011/03A RU2300506C1 (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Building material and the method of its production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2300506C1 true RU2300506C1 (en) | 2007-06-10 |
Family
ID=38312483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006117011/03A RU2300506C1 (en) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | Building material and the method of its production |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2300506C1 (en) |
| WO (1) | WO2007133114A1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442762C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-02-20 | Виктор Александрович Кондратенко | Way of production of lightweight ceramic heat insulating and heat insulating and constructional material |
| RU2448071C1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-04-20 | Валентина Николаевна Чумакова | Method to produce heat insulation structural building material |
| RU2464251C2 (en) * | 2010-10-19 | 2012-10-20 | Учреждение Российской академии наук Институт криосферы Земли Сибирского отделения РАН (ИКЗ СО РАН) | Method for cellular construction material production |
| RU2503647C1 (en) * | 2012-08-06 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Method to produce construction material |
| RU2530035C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-10-10 | Александр Васильевич Павленко | Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material |
| RU2569138C1 (en) * | 2014-11-10 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Тюменское инновационное предприятие Института криосферы-1" | Method of obtaining of porous construction material |
| RU2569949C2 (en) * | 2013-07-02 | 2015-12-10 | Геннадий Дмитриевич Ашмарин | Production of construction elements from clint |
| RU2701838C1 (en) * | 2018-08-17 | 2019-10-01 | Григорий Александрович Орлов | Method of producing charge for foam glass ceramics |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2053984C1 (en) * | 1994-11-23 | 1996-02-10 | Нина Володаровна Вараксова | Composition for production of heat-insulating material |
| UA40628C2 (en) * | 1996-03-11 | 2001-08-15 | Закрите Акціонерне Товариство "Ксв" | Building heat insulating material |
| RU2154618C2 (en) * | 1998-11-10 | 2000-08-20 | Капустин Федор Леонидович | Method of manufacturing heat-isolation material based on siliceous rock |
-
2006
- 2006-05-17 RU RU2006117011/03A patent/RU2300506C1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-04-27 WO PCT/RU2007/000212 patent/WO2007133114A1/en active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ИВАНЕНКО В.В. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород, Киев, Будiвельнiк, 1978, с.36, 37, 98-105. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442762C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-02-20 | Виктор Александрович Кондратенко | Way of production of lightweight ceramic heat insulating and heat insulating and constructional material |
| RU2464251C2 (en) * | 2010-10-19 | 2012-10-20 | Учреждение Российской академии наук Институт криосферы Земли Сибирского отделения РАН (ИКЗ СО РАН) | Method for cellular construction material production |
| RU2448071C1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-04-20 | Валентина Николаевна Чумакова | Method to produce heat insulation structural building material |
| RU2503647C1 (en) * | 2012-08-06 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Method to produce construction material |
| RU2569949C2 (en) * | 2013-07-02 | 2015-12-10 | Геннадий Дмитриевич Ашмарин | Production of construction elements from clint |
| RU2530035C1 (en) * | 2013-07-26 | 2014-10-10 | Александр Васильевич Павленко | Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material |
| RU2569138C1 (en) * | 2014-11-10 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Тюменское инновационное предприятие Института криосферы-1" | Method of obtaining of porous construction material |
| RU2701838C1 (en) * | 2018-08-17 | 2019-10-01 | Григорий Александрович Орлов | Method of producing charge for foam glass ceramics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007133114A1 (en) | 2007-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2300506C1 (en) | Building material and the method of its production | |
| Chen et al. | Preparation and characterization of foam ceramics from red mud and fly ash using sodium silicate as foaming agent | |
| RU2333176C1 (en) | Method for obtaining construction material | |
| CN111943714A (en) | Production process of low-temperature sintered foamed ceramic | |
| RU2403230C1 (en) | Method of obtaining granular heat insulating material | |
| CA2263759C (en) | Process for obtaining a thermally insulating building material | |
| WO2011005150A2 (en) | Method for producing a semi-finished product for the manufacture of building materials | |
| RU2348596C1 (en) | Construction material and method of its production | |
| RU2363685C1 (en) | Method for production of construction material | |
| CN109305793A (en) | A kind of pitchstone thermal insulation material and preparation method thereof | |
| RU2442762C1 (en) | Way of production of lightweight ceramic heat insulating and heat insulating and constructional material | |
| RU2405743C1 (en) | Crude mixture for producing foamed silicate material and method of producing foamed silicate material (versions) | |
| RU2563864C1 (en) | Method to produce granulate for production of glass foam and glass foam ceramics | |
| RU2346906C1 (en) | Composition and method of obtaining foam silicate material | |
| CN105271778B (en) | A kind of color light cellular glass particle and preparation method thereof | |
| KR20050103058A (en) | Lightweight aggregate having a dual foam cell, and process for preparing thereof | |
| KR20140072577A (en) | Molded body for manufacturing foamed glass, method for manufacturing the same and method for manufacturing foamed glass | |
| RU2490219C1 (en) | Method of foam-glass manufacturing | |
| CN107311453B (en) | Method for reusing waste glass fiber fabric in glass production | |
| RU2326841C2 (en) | Method of obtaining granulate for making foam glass and foam glass crystal materials | |
| RU2452704C2 (en) | Method to produce semi-finished product for manufacturing of building material | |
| RU2464251C2 (en) | Method for cellular construction material production | |
| RU2817369C1 (en) | Method of producing foamed silicate material | |
| RU2723886C1 (en) | Method of producing granular foamed glass-ceramic filler | |
| RU2797419C1 (en) | Mixture for the preparation of raw granules of concrete aggregate and method for producing concrete aggregate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110518 |