RU2397967C1 - Method of making semi-finished product for producing construction materials - Google Patents
Method of making semi-finished product for producing construction materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397967C1 RU2397967C1 RU2009126160/03A RU2009126160A RU2397967C1 RU 2397967 C1 RU2397967 C1 RU 2397967C1 RU 2009126160/03 A RU2009126160/03 A RU 2009126160/03A RU 2009126160 A RU2009126160 A RU 2009126160A RU 2397967 C1 RU2397967 C1 RU 2397967C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- finished product
- semi
- granules
- suspension
- raw
- Prior art date
Links
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004035 construction material Substances 0.000 title abstract 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 88
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 83
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 73
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 34
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 30
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 11
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 73
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 56
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 11
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 11
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 10
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 10
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 9
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 8
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 6
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 6
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 6
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 5
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 5
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011469 building brick Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000002706 dry binder Substances 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000000888 organogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 229910052655 plagioclase feldspar Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
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
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
-
- 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
- C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
- C04B12/04—Alkali metal or ammonium silicate cements ; Alkyl silicate cements; Silica sol cements; Soluble silicate cements
-
- 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
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительной индустрии, в частности к способу получения строительных материалов.The invention relates to the field of the construction industry, in particular to a method for producing building materials.
Известен способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов, используемый в способе получения материала, заключающемся в смешивании кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента, цинкосодержащего компонента и воды, укладке смеси в формы и ее термическом вспучивании при температуре 300-400°С. Содержание щелочного компонента в смеси в сухом эквиваленте составляет 30-33 мас.% (патент RU 2053984).A known method of producing a semi-finished product for the manufacture of building materials, used in the method of obtaining a material, which consists in mixing a silica-containing component, an alkaline component, a zinc-containing component and water, laying the mixture into molds and its thermal expansion at a temperature of 300-400 ° C. The content of the alkaline component in the mixture in dry equivalent is 30-33 wt.% (Patent RU 2053984).
К недостаткам способа относится невысокое качество получаемого материала, проявляющееся в неоднородной пористости, высоком водопоглощении и неудовлетворительном сочетании характеристик материала-плотности, прочности на сжатие и коэффициента теплопроводности.The disadvantages of the method include the low quality of the material obtained, which manifests itself in heterogeneous porosity, high water absorption and an unsatisfactory combination of material-density characteristics, compressive strength, and thermal conductivity.
Известен способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов, используемый при изготовлении строительного материала, заключающийся в смешивании кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды, укладке смеси в формы и ее термической обработке путем предварительного нагрева сырьевой смеси при температуре 40-60°С в течение 30-60 мин с последующим ее нагревом со скоростью 50-150°С/мин до температуры 800-900°С и выдержки при ней в течение 20-30 мин. Содержание воды в исходной смеси составляет 23-29 мас.% (патент RU 2154618).A known method of producing a semi-finished product for the manufacture of building materials used in the manufacture of building material, which consists in mixing a silica-containing component, an alkaline component and water, laying the mixture into molds and heat treatment by pre-heating the raw mixture at a temperature of 40-60 ° C for 30- 60 minutes with its subsequent heating at a speed of 50-150 ° C / min to a temperature of 800-900 ° C and holding it for 20-30 minutes. The water content in the initial mixture is 23-29 wt.% (Patent RU 2154618).
Недостатком этого способа также является невысокое качество получаемого материала, проявляющееся в неоднородной пористости, высоком водопоглощении и неудовлетворительном сочетании характеристик материала-плотности, прочности на сжатие и коэффициента теплопроводности.The disadvantage of this method is the low quality of the material obtained, which manifests itself in inhomogeneous porosity, high water absorption and an unsatisfactory combination of material-density characteristics, compressive strength and thermal conductivity.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов, используемый при изготовлении строительного материала, включающий сушку кремнеземсодержащего компонента - кремнистой породы, ее термообработку при 250-700°С в течение не менее 0,5 часа, измельчение до фракции менее 5 мм, смешение полученного кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды с получением суспензии, выдержку при температуре 0-150°С в течение не менее 0,2 часов, ее сушку при 0-350°С в течение до 6 часов до полного удаления физической и частично химической воды с сохранением гидроксильных групп на AL и Fe, дробление шихты после сушки до фракций менее 1 мм и повторную термообработку с удалением остатков физически и химически связанной воды. Затем из этого полуфабриката осуществляют формование и термическое вспучивание с получением строительного материала (по патенту RU 2333176).Closest to the claimed invention is a method of obtaining a semi-finished product for the manufacture of building materials, used in the manufacture of building material, including drying a silica-containing component - siliceous rock, its heat treatment at 250-700 ° C for at least 0.5 hours, grinding to a fraction of less than 5 mm, mixing the obtained silica-containing component, alkaline component and water to obtain a suspension, holding at a temperature of 0-150 ° C for at least 0.2 hours, drying it at 0-350 ° C for up to 6 hours aces to complete removal of physical and partially chemical water while preserving hydroxyl groups on AL and Fe, crushing the mixture after drying to fractions less than 1 mm and repeated heat treatment to remove residues of physically and chemically bound water. Then from this semi-finished product is carried out molding and thermal expansion to obtain building material (according to patent RU 2333176).
Недостатком этого способа являются невысокие эксплуатационные характеристики материала, а также нестабильность воспроизводства характеристик материала.The disadvantage of this method is the low operational characteristics of the material, as well as the instability of the reproduction of the characteristics of the material.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик строительных материалов из широко распространенного кремнеземсодержащего сырья природного и техногенного происхождения.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of building materials from widespread silica-containing raw materials of natural and technogenic origin.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения полуфабриката для изготовления строительных материалов, включающем смешение кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды с получением суспензии и ее сушку с получением полуфабриката, сушку осуществляют распылением суспензии с получением сыпучего полуфабриката с влажностью не более 9 мас.%.The problem is solved in that in the method of obtaining a semi-finished product for the manufacture of building materials, including mixing a silica-containing component, an alkaline component and water to obtain a suspension and drying it to obtain a semi-finished product, drying is carried out by spraying the suspension to obtain a bulk semi-finished product with a moisture content of not more than 9 wt.% .
Причем в качестве кремнеземсодержащего компонента используют природное и/или техногенное кремнистое сырье. В качестве щелочного компонента используют гидроксид или силикат, или карбонат щелочного металла, или их смесь, преимущественно - гидроксид натрия. Используют кремнеземсодержащий и щелочной компоненты при следующем их соотношении, мас.%: кремнеземсодержащий компонент 60-99, щелочной компонент в пересчете на гидроксид 1-40. Содержание воды в суспензии составляет 40-90 мас.%. Дополнительно осуществляют формование сыпучего полуфабрикат с получением на его основе сырцовых заготовок в виде гранул или массива. Возможно осуществляют прокаливание сыпучего полуфабриката или сырцовых заготовок на его основе. Осуществляют вспучивание термообработкой сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе с получением пористого засыпного, теплоизоляционного или конструкционно-теплоизоляционного строительного материала. Осуществляют спекание термообработкой сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе с получением конструкционного или отделочного строительного материала. Осуществляют приготовление вяжущего смешением сыпучего полуфабриката с кальцинированными добавками, преимущественно с цементом или известью. Способ реализуют следующим образом.Moreover, as a silica-containing component, natural and / or technogenic siliceous raw materials are used. As the alkaline component, hydroxide or silicate, or an alkali metal carbonate, or a mixture thereof, mainly sodium hydroxide, is used. Use silica-containing and alkaline components in the following ratio, wt.%: Silica-containing component 60-99, alkaline component in terms of hydroxide 1-40. The water content in the suspension is 40-90 wt.%. Additionally, the molding of bulk prefabricated is carried out with the receipt on its basis of raw billets in the form of granules or an array. It is possible to calcine a bulk semi-finished product or raw billets based on it. They carry out swelling by heat treatment of bulk semi-finished product and / or raw billets based on it with the production of porous bulk, heat-insulating or structural-heat-insulating building material. Sintering is carried out by heat treatment of a bulk semi-finished product and / or raw billets based on it to obtain a structural or finishing building material. A binder is prepared by mixing a loose prefabricated product with calcined additives, mainly with cement or lime. The method is implemented as follows.
В качестве кремнеземсодержащего компонента для приготовления силикатной суспензии используют органогенные, хемогенные и криптогенные 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 ассоциаций. Также в качестве кремнеземсодержащего компонента могут выступать кремнистые отвалы техногенного происхождения, в частности микрокремнезем - побочный продукт металлургического производства при выплавке ферросилиция и его сплавов, металлургические шлаки, зола, являющаяся продуктом сгорания печного топлива на основе рисовой лузги-шелухи. Кроме того, в качестве кремнеземсодержащего компонента могут выступать смеси вышеперечисленных кремнистых пород между собой, а также с кремнистыми техногенными побочными продуктами и отвалами, например трепел и/или диатомит, и/или опока с микрокремнеземом.Organogenic, chemogenic and cryptogenic siliceous rocks are used as a silica-containing component for the preparation of a silicate suspension: diatomites, spongolites, radiolarites, silicoflagellites, flasks, tripoli, zeolites, siliceous loams and their transitional varieties, including the clay monolith hydromica, kaolinite-montmorillonite, kaolinite-hydromica associations. Silicon-containing dumps of technogenic origin, in particular microsilica — a by-product of metallurgical production in the smelting of ferrosilicon and its alloys, metallurgical slag, ash, which is a product of the combustion of heating oil based on rice husk, can also act as a silica-containing component. In addition, mixtures of the aforementioned siliceous rocks with each other, as well as with siliceous man-made by-products and dumps, for example tripoli and / or diatomite, and / or flask with silica fume, can act as a silica-containing component.
Кремнеземсодержащий компонент приводят в дисперсное состояние со средним размером частиц, находящимся преимущественно в диапазоне значений до 300 мкм. Для этого можно использовать методы как сухого, так и влажного измельчения или их комбинацию. Измельчение проводят в одну или несколько стадий в зависимости от свойств кремнеземсодержащего компонента и принятой схемы переработки. Во влажном состоянии измельчение можно проводить как до, так и после введения всех компонентов суспензии. Влажное измельчение позволяет использовать кремнеземсодержащий компонент естественной влажности и исключить необходимость предварительной его сушки. В некоторых случаях требуется предварительная термическая обработка кремнеземсодержащего компонента перед приготовлением на его основе суспензии с целью исключения факторов, оказывающих отрицательное воздействие на равномерность структуры и физико-механические свойства готового пористого материала.The silica-containing component is dispersed with an average particle size, mainly in the range of up to 300 microns. To do this, you can use the methods of both dry and wet grinding, or a combination thereof. Grinding is carried out in one or several stages, depending on the properties of the silica-containing component and the accepted processing scheme. In the wet state, grinding can be carried out both before and after the introduction of all components of the suspension. Wet grinding allows the use of a silica-containing component of natural moisture and eliminates the need for preliminary drying. In some cases, preliminary heat treatment of the silica-containing component is required before preparing a suspension based on it in order to eliminate factors that adversely affect the uniformity of the structure and the physicomechanical properties of the finished porous material.
В качестве щелочного компонента в основном используют гидроксид или силикат или карбонат щелочного металла, или их смеси, в том числе промышленно выпускаемые сегодня продукты: едкие щелочи - натр едкий технический, калия гидрат окиси технический; силикатные соли и растворимые стекла - силикат натрия растворимый, натрий кремнекислый; несиликатные соли слабых кислот - карбонаты: сода кальцинированная техническая, сода кальцинированная техническая из нефелинового сырья, плав соды кальцинированной, калий углекислый технический. Приведенный список не является исключающим, в частности можно использовать щелочные отходы производства сульфида натрия, капролактама, глинозема, кислорода, щелочные растворы, используемые для очистки металлических отливок от шлака, пригара и окалины. По причине надежной апробации рекомендуется использовать гидроксиды щелочных металлов, и прежде всего гидроксид натрия.As the alkaline component, hydroxide or silicate or carbonate of an alkali metal, or mixtures thereof, are mainly used, including products commercially available today: caustic alkalis - industrial caustic soda, potassium hydroxide; silicate salts and soluble glasses - soluble sodium silicate, sodium silicate; non-silicate salts of weak acids - carbonates: technical soda ash, technical soda ash from nepheline raw materials, soda ash melt, technical potassium carbonate. The above list is not exclusive, in particular, alkaline waste from the production of sodium sulfide, caprolactam, alumina, oxygen, alkaline solutions used to clean metal castings from slag, burnout and scale can be used. Due to reliable testing, it is recommended to use alkali metal hydroxides, and especially sodium hydroxide.
Соотношение кремнеземсодержащего и щелочного компонентов при приготовлении суспензии должно находиться в следующих пропорциях в сухом эквиваленте, мас.%:The ratio of silica-containing and alkaline components in the preparation of the suspension should be in the following proportions in dry equivalent, wt.%:
Содержание воды в суспензии составляет 40-90 мас.% и зависит от принятого метода измельчения и сушки, требований к конечному продукту, а также от свойств используемых кремнеземсодержащего и щелочного компонентов и от количества последнего. Содержание воды подбирают экспериментально так, чтобы, с одной стороны, суспензия распылялась принятым методом до нужного размера, с другой -минимизировать количество испаряемой воды при сушке в потоке газообразного теплоносителя. С целью улучшения реологических свойств суспензии и/или для придания сыпучему полуфабрикату требуемых свойств в суспензию могут вводиться различные модифицирующие добавки, например пластификаторы. Также возможно введение в суспензию других соединений, обеспечивающих специальные характеристики готовой продукции.The water content in the suspension is 40-90 wt.% And depends on the accepted method of grinding and drying, the requirements for the final product, as well as on the properties of the silica-containing and alkaline components used and the amount of the latter. The water content is selected experimentally so that, on the one hand, the suspension is sprayed using the accepted method to the desired size, and on the other hand, minimize the amount of evaporated water during drying in a gaseous coolant stream. In order to improve the rheological properties of the suspension and / or to impart the desired properties to the bulk product, various modifying additives, for example plasticizers, can be added to the suspension. It is also possible to introduce other compounds into the suspension that provide special characteristics of the finished product.
Для обеспечения требуемых пропорций компоненты суспензии вводят с помощью дозаторов. Полученную суспензию доводят до гомогенного состояния, которое при необходимости следует поддерживать до полного ее использования.To ensure the required proportions, the components of the suspension are introduced using dispensers. The resulting suspension is brought to a homogeneous state, which, if necessary, should be maintained until its full use.
Полученную суспензию подвергают сушке в потоке газообразного теплоносителя с получением сыпучего полуфабриката. Можно использовать любые известные методы сушки диспергируемого материала в потоке газообразного теплоносителя, в т.ч. распылительные методы с дисковым распылом суспензии, с распылом через форсунку сжатым воздухом (пневматический распыл) или с распылом через форсунку без использования сжатого воздуха (механический распыл). Также можно использовать вихревые методы диспергации и сушки. Распыляемую суспензию можно подавать в любом направлении - снизу, сверху, сбоку, под любым углом. По соотношению направлений подачи суспензии и теплоносителя может применяться любая схема в одном направлении, во встречных направлениях, под углом. При этом поток теплоносителя может быть как прямым, так и вихревым. Все эти параметры определяются конструкцией сушила. Перед выбором сушила целесообразно провести соответствующие экспериментальные работы. Верхний температурный предел сушки определяется исходной композицией суспензии и в основном зависит от содержания щелочного компонента в суспензии, чем ниже его содержание, тем выше может быть температура сушки. Так, например, при содержании щелочного компонента 22% верхний предел температуры сушки находится на уровне 450-550°С. В общем случае температура сушки определяется температурой спекания сыпучего полуфабриката и должна быть ниже последней не менее чем на 10-50°С.The resulting suspension is subjected to drying in a stream of gaseous coolant to obtain a loose semi-finished product. You can use any known methods of drying a dispersible material in a gaseous coolant stream, including spraying methods with a disk spray of a suspension, with a spray through a nozzle with compressed air (pneumatic spray) or with a spray through a nozzle without using compressed air (mechanical spray). You can also use vortex methods of dispersion and drying. The sprayed suspension can be fed in any direction - from the bottom, top, side, at any angle. By the ratio of the directions of supply of the suspension and the coolant, any scheme can be used in one direction, in opposite directions, at an angle. In this case, the coolant flow can be either direct or vortex. All these parameters are determined by the design of the dryer. Before choosing a dryer, it is advisable to carry out the corresponding experimental work. The upper temperature limit of drying is determined by the initial suspension composition and mainly depends on the content of the alkaline component in the suspension, the lower its content, the higher the drying temperature. So, for example, when the content of the alkaline component is 22%, the upper limit of the drying temperature is at the level of 450-550 ° C. In the General case, the drying temperature is determined by the sintering temperature of the bulk semi-finished product and should be lower than the latter by at least 10-50 ° C.
Характеристики получаемого в результате сыпучего полуфабриката и, прежде всего, его влажность, средний размер и гранулометрический состав определяются характеристиками суспензии, в частности средним размером частиц суспензии и их гранулометрическим составом, а также видом распыла суспензии, конструкцией сушила, температурой теплоносителя на входе и на выходе из сушила. Средний размер частиц сыпучего полуфабриката определяется требованиями к конечной продукции и принятыми методами распыла и сушки и находится в диапазоне значений до 5 мм, преимущественно 50-300 мкм.The characteristics of the resulting semi-finished product and, first of all, its moisture content, average size and particle size distribution are determined by the characteristics of the suspension, in particular the average particle size of the suspension and their particle size distribution, as well as the type of suspension spray, the design of the dryer, the temperature of the coolant at the input and output from the dryer. The average particle size of the bulk semi-finished product is determined by the requirements for the final product and the accepted methods of spraying and drying and is in the range of values up to 5 mm, mainly 50-300 microns.
Сыпучий полуфабрикат используется для получения широкого ряда строительных материалов, которые условно можно разделить на три вида: пористый засыпной, теплоизоляционный или конструкционно-теплоизоляционный материал, получаемый термическим вспучиванием сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе; конструкционный или отделочный материал, получаемый спеканием при обжиге сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе; вяжущее, получаемое смешением сыпучего полуфабриката с кальцинированными добавками, преимущественно с цементом или известью.Bulk semi-finished product is used to obtain a wide range of building materials, which can be conditionally divided into three types: porous bulk, heat-insulating or structural-heat-insulating material obtained by thermal expansion of bulk semi-finished product and / or raw billets based on it; structural or finishing material obtained by sintering during firing of bulk semi-finished product and / or raw billets based on it; binder, obtained by mixing bulk prefabricated with calcined additives, mainly with cement or lime.
1. Получение пористого засыпного, теплоизоляционного или конструкционно-теплоизоляционного строительного материала термическим вспучиванием сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе.1. Obtaining a porous filling, heat-insulating or structural-heat-insulating building material by thermal expansion of a bulk semi-finished product and / or raw billets based on it.
При получении пористого материала содержание щелочного компонента обычно находится в диапазоне от 10-12% до 40%.Upon receipt of the porous material, the content of the alkaline component is usually in the range from 10-12% to 40%.
Пористый засыпной материал получают термическим вспучиванием сырцовых гранул, в качестве которых выступают частицы сыпучего полуфабриката. В данном случае сырцовые гранулы (они же частицы сыпучего полфабриката) формируются в процессе высыхания частиц распыляемой суспензии в потоке газообразного теплоносителя. Обычно сырцовые гранулы имеют неправильную округлую форму. В случае, если размер этих сырцовых гранул (частиц полуфабриката) не удовлетворяет требованиям, их подвергают формованию гранулированием. Гранулирование сыпучего полуфабриката осуществляют одним из известных способов, например, с помощью тарельчатого, барабанного, лопастного гранулятора, методом экструзии или таблетирования. Рекомендуется применять способы, основанные на методе окатывания, как наиболее эффективные в данном случае. Результатом гранулирования являются сырцовые гранулы увеличенного размера, которые подвергаются дальнейшей обработке.Porous bulk material is obtained by thermal expansion of raw granules, which are particles of bulk prefabricated. In this case, raw granules (they are particles of a loose semi-finished product) are formed in the process of drying the particles of the sprayed suspension in a gaseous coolant stream. Raw granules are usually irregularly rounded. If the size of these raw granules (particles of the semi-finished product) does not meet the requirements, they are subjected to molding by granulation. Granulation of the bulk semi-finished product is carried out by one of the known methods, for example, using a plate, drum, paddle granulator, by extrusion or tabletting. It is recommended to use methods based on the method of pelletizing, as the most effective in this case. The granulation results in oversized raw granules that are further processed.
Строительный материал в виде гранул со средним размером в диапазоне 0,05-40 мм получают термической обработкой (термическим вспучиванием) сырцовых гранул соответствующего размера с учетом их увеличения за счет вспучивания. Соединение гранул в агрегаты и спекание гранул в массив в процессе термообработки исключают применением разделяющей среды либо использованием соответствующих методов термообработки, например в кипящем слое.Building material in the form of granules with an average size in the range of 0.05-40 mm is obtained by heat treatment (thermal expansion) of raw granules of the appropriate size, taking into account their increase due to expansion. The connection of granules into aggregates and sintering of granules into an array during heat treatment is eliminated by using a separating medium or by using appropriate heat treatment methods, for example in a fluidized bed.
Пористый теплоизоляционный и конструкционно-теплоизоляционный материал является строительным материалом в виде массива и представляет собой пористый камень произвольной или заданной пространственной конфигурации, например блоки, плиты, сегменты, скорлупы и т.п. Пористый строительный материал в виде массива (плиты, блоки, фасонные изделия) получают термическим вспучиванием сыпучего полуфабриката, сырцовых гранул, смеси полуфабриката и сырцовых гранул, сырцовых заготовок в виде массива. Сырцовые заготовки в виде массива получают методом прессования сыпучего полуфабриката или сырцовых заготовок в виде гранул. Можно подвергать прессованию смесь сыпучего полуфабриката и сырцовых гранул. Сыпучий полуфабрикат или сырцовые гранулы, или смесь из них подвергается прессованию с получением сырцового массива в виде блоков, плит и т.п., которые затем подвергаются термическому вспучиванию. Использование сырцового массива особенно удобно при территориальной разнесенности подготовительного производства и производства по получению готовой продукции. Плотность сырцового массива составляет порядка 1500-2000 кг/м3, что обеспечивает его компактное, удобное и экономичное хранение и транспортирование. При вспучивании термообработкой объем сырцового массива увеличивается до 20 раз.Porous heat-insulating and structural-heat-insulating material is a building material in the form of an array and is a porous stone of arbitrary or given spatial configuration, for example, blocks, plates, segments, shells, etc. Porous building material in the form of an array (slabs, blocks, shaped products) is obtained by thermal expansion of a bulk semi-finished product, raw granules, a mixture of semi-finished and raw granules, and raw billets in the form of an array. Raw preforms in the form of an array are obtained by pressing a bulk semi-finished product or raw preforms in the form of granules. It is possible to compress a mixture of bulk prefabricated and raw granules. Bulk prefabricated or raw granules, or a mixture of them is pressed to obtain a raw mass in the form of blocks, plates, etc., which are then subjected to thermal expansion. The use of raw massif is especially convenient with the territorial diversity of preparatory production and production of finished products. The density of the raw mass is about 1500-2000 kg / m 3 , which ensures its compact, convenient and economical storage and transportation. During expansion by heat treatment, the volume of the raw mass increases up to 20 times.
Засыпной строительный материал в виде щебня получают разрушением пористого строительного материала в виде массива. Разрушение камня можно производить стандартными механическими способами, например с использованием дробильных установок. Наиболее экономичным является вариант разрушения горячего пористого массива посредством его резкого охлаждения в печи, на открытом воздухе или с помощью воды. В этом случае производится расчет и/или экспериментально подбирается температурно-временной график охлаждения вспученного материала, приводящий к его разрушению на щебень требуемой фракции. Как показали эксперименты, вспученный материал, перемещенный на открытый воздух с температурой 20°С непосредственно после завершения процесса вспучивания, разрушается на куски различных размеров. Для получения щебня готовых фракций необходим дополнительный обдув материала холодным воздухом или воздействие на него водой.Bulk building material in the form of crushed stone is obtained by the destruction of the porous building material in the form of an array. The destruction of the stone can be done by standard mechanical methods, for example using crushing plants. The most economical option is the destruction of the hot porous massif by abrupt cooling in a furnace, in the open air or with water. In this case, a calculation is made and / or a temperature-time schedule for cooling the expanded material is experimentally selected, leading to its destruction on the crushed stone of the desired fraction. As experiments showed, the expanded material, moved to open air with a temperature of 20 ° C immediately after the completion of the expansion process, is destroyed into pieces of various sizes. To obtain crushed stone of the finished fractions, additional blowing of the material with cold air or exposure to it with water is necessary.
При получении сырцовых гранул и сырцового массива процессы гранулирования и прессования проводят с добавлением связующего. В качестве связующего рекомендуется использовать воду. Количество связующего определяется экспериментально и зависит от вида самого связующего, влажности исходных сырцовых гранул и композиции суспензии. Обычно количество связующего не превышает 30 мас.%. В случае передозировки связующего сыпучий полуфабрикат превращается в бесформенную массу, исключающую возможность гранулирования или усложняющую прессование. Если гранулированию или прессованию подвергают предварительно прокаленный сыпучий полуфабрикат, то в качестве связующего рекомендуется жидкое стекло, возможно, с плотностью до 1,45 г/см3, в количестве до 30 мас.%.Upon receipt of raw granules and raw mass, granulation and pressing processes are carried out with the addition of a binder. It is recommended to use water as a binder. The amount of binder is determined experimentally and depends on the type of binder itself, the moisture content of the raw raw granules and the composition of the suspension. Typically, the amount of binder does not exceed 30 wt.%. In case of an overdose of the binder, the bulk semi-finished product turns into a shapeless mass, eliminating the possibility of granulation or complicating the pressing. If preliminarily calcined loose semi-finished product is subjected to granulation or pressing, liquid glass is recommended as a binder, possibly with a density of up to 1.45 g / cm 3 , in an amount of up to 30 wt.%.
Сырцовые заготовки - гранулы и массив, полученные формованием, до термообработки (до вспучивания) рекомендуется подвергать сушке. Это позволяет сделать более быстрым и стабильным процесс термообработки, исключить негативное влияние воды на процесс и оборудование, а также уменьшить массу заготовок. Верхний температурный предел сушки сырцовых заготовок определяется так же, как и для сушки суспензии.It is recommended to dry the raw billets - granules and massif obtained by molding, before heat treatment (before expansion). This allows you to make the heat treatment process faster and more stable, eliminate the negative impact of water on the process and equipment, and also reduce the weight of the workpieces. The upper temperature limit for drying raw billets is determined in the same way as for drying a suspension.
Исходные сырцовые гранулы, как и полученные из них формованием сырцовые заготовки в виде гранул и массива, гигроскопичны. Для существенного снижения или полного устранения свойства гигроскопичности и большей стабилизации процессов формования и вспучивания рекомендуется сыпучий полуфабрикат или сырцовые заготовки из него (гранулы и массив) подвергнуть прокаливанию. Температура прокаливания зависит в основном от композиции исходной суспензии и должна быть обычно ниже температуры термообработки (вспучивания) не менее чем на 20-50°С. Прокаленный сыпучий полуфабрикат или отформованные из него сырцовые заготовки удобнее хранить и транспортировать. В некоторых случаях прокалка положительно влияет на качество готовой продукции и может использоваться как необходимый элемент технологии. Процесс формования гранулированием более стабилен на прокаленных исходных сырцовых гранулах со связкой на жидком стекле.The initial raw granules, as well as the raw billets obtained from them by molding in the form of granules and an array, are hygroscopic. In order to significantly reduce or completely eliminate the hygroscopic property and to stabilize the molding and expansion processes, it is recommended that the bulk semi-finished product or raw billets from it (granules and solid) be calcined. The calcination temperature depends mainly on the composition of the initial suspension and should usually be lower than the temperature of heat treatment (expansion) by at least 20-50 ° C. Annealed bulk semi-finished product or raw billets formed from it are more convenient to store and transport. In some cases, calcination positively affects the quality of the finished product and can be used as a necessary element of technology. The granulation molding process is more stable on the calcined raw raw granules with a binder on liquid glass.
Температура термообработки (вспучивания) сыпучего полуфабриката и его производных, полученных формованием, зависит от исходной композиции. Так, например, температура, позволяющая получить легкие пористые гранулы из сырцового гранулята для содержания гидроксида натрия 22 мас.%, составляет 630-770°С. В общем случае диапазон температуры термообработки гранулированного или массивного материала может быть ориентировочно определен по следующему алгоритму - при содержании 40 мас.% щелочного компонента в исходной суспензии температура 300-450°С, при уменьшении его содержания на каждый процент в пределах до 20 мас.% диапазон температур увеличивают на 18°С. При содержании ниже 20 мас.% до 1 мас.% - увеличивают на 30°С.The temperature of the heat treatment (expansion) of the bulk semi-finished product and its derivatives obtained by molding depends on the original composition. So, for example, the temperature allowing to obtain light porous granules from raw granules for the content of sodium hydroxide 22 wt.%, Is 630-770 ° C. In the general case, the temperature range of the heat treatment of granular or bulk material can be roughly determined by the following algorithm: with a content of 40 wt.% Of the alkaline component in the initial suspension, the temperature is 300-450 ° С, with a decrease in its content for each percent within 20 wt.% the temperature range is increased by 18 ° C. When the content is below 20 wt.% Up to 1 wt.% - increase by 30 ° C.
Термообработку (вспучивание) гранул проводят во вращающихся трубчатых, барабанных печах. Возможно использование печей виброкипящего или кипящего слоя, а также других известных типов печей.The heat treatment (expansion) of the granules is carried out in rotating tubular, drum furnaces. You can use furnaces vibroboiling or fluidized bed, as well as other known types of furnaces.
Перед термообработкой гранулы перемешивают с разделяющей средой, в качестве которой могут выступать, например, порошок кремнеземсодержащего компонента, каолина, цемента, кварцевого песка или их смеси. Количество разделяющей среды находится в диапазоне значений до 30 мас.%. Конкретное значение определяется, в основном, типом разделяющей среды, крупностью гранул и способом термообработки. Разделяющая среда препятствует спеканию и агрегирования гранул при термообработке, а также исключает адгезию гранул и рабочих поверхностей печи. Кроме того, частички среды могут образовывать на поверхности гранул слои с определенными свойствами. В некоторых случаях можно отказаться от использования разделяющей среды, например при использовании печи кипящего слоя с соблюдением некоторых условий.Before heat treatment, the granules are mixed with a separating medium, which, for example, may be a powder of a silica-containing component, kaolin, cement, silica sand, or a mixture thereof. The amount of separating medium is in the range of values up to 30 wt.%. The specific value is determined mainly by the type of separating medium, the size of the granules and the method of heat treatment. The separating medium prevents sintering and aggregation of granules during heat treatment, and also eliminates the adhesion of granules and furnace working surfaces. In addition, particles of the medium can form layers with certain properties on the surface of the granules. In some cases, you can refuse to use a separating medium, for example, when using a fluidized bed furnace under certain conditions.
Сырцовые гранулы до вспучивания или готовые гранулы после вспучивания при необходимости подвергают классификации на товарные фракции. Классификация проводится известными способами на серийно выпускаемых установках.Raw granules before expansion or finished granules after expansion, if necessary, are classified into commercial fractions. Classification is carried out by known methods in commercially available plants.
При получении пористого строительного материала термообработку с получением конечного материала в виде массива осуществляют в формах, задающих конфигурацию и габариты материалу, либо бесформовым методом, преимущественно на конвейере. При формовом варианте сырцовый материал помещают в формы, в которых осуществляют термообработку. Целесообразно равномерное размещение сырцового материала в форме. После спекания и перехода сырцового материала в пиропластическое состояние в процессе нагрева запускается процесс вспучивания, при этом повторяется пространственная конфигурация ограничивающей формы. При бесформовой термообработке на конвейере вспучивающийся материал повторяет рабочую поверхность конвейера, обычно трапециевидного выполнения. Термообработку с получением конечного материала в виде массива осуществляют в печах известных типов, например тоннельных, садочных, тупиковых и проходных с различными транспортными системами.Upon receipt of the porous building material, heat treatment to obtain the final material in the form of an array is carried out in forms specifying the configuration and dimensions of the material, or in a formless method, mainly on a conveyor. In the molded form, the raw material is placed in molds in which heat treatment is carried out. The uniform distribution of the raw material in the mold is advisable. After sintering and the transition of the raw material into a pyroplastic state, the process of expansion starts during heating, and the spatial configuration of the limiting form is repeated. In formless heat treatment on a conveyor, the intumescent material repeats the working surface of the conveyor, usually trapezoidal. Heat treatment to obtain the final material in the form of an array is carried out in furnaces of known types, for example, tunnel, cage, dead ends and walk-throughs with various transport systems.
Поверхности, контактирующие с материалом в процессе термообработки, выполняются из антиадгезионного состава или защищаются антиадгезионным покрытием, или обрабатываются антиадгезионным веществом, преимущественно порошком кремнеземсодержащего компонента, каолина, кварцевого песка, цемента или их смесью в сухом виде или на жидкой связке, преимущественно водной или углеводородной.The surfaces in contact with the material during the heat treatment are made of a release compound or are protected by a release coating, or treated with a release agent, mainly a powder of a silica-containing component, kaolin, silica sand, cement or a mixture thereof in dry form or on a liquid binder, mainly aqueous or hydrocarbon.
Вспученный материал охлаждают по заданному температурно-временному графику, исключающему превышение предельных разниц температур по объему материала. В противном случае материал трескается вплоть до разрушения. Это свойство материала используется при производстве щебня из него, как было показано выше. Срок охлаждения, исключающий трещинообразование и разрушение материала, зависит от размеров материала, композиции суспензии и изменяется от десятков минут до десятков часов.Expanded material is cooled according to a predetermined temperature-time schedule, excluding the excess of the limiting temperature differences in the volume of the material. Otherwise, the material will crack until fracture. This property of the material is used in the production of crushed stone from it, as shown above. The cooling period, excluding cracking and destruction of the material, depends on the size of the material, the composition of the suspension and varies from tens of minutes to tens of hours.
Полученный материал в виде массива при необходимости обрабатывают для придания ему требуемой формы и геометрических размеров, в т.ч. для получения блоков, плит, сегментов.If necessary, the resulting material in the form of an array is processed to give it the desired shape and geometric dimensions, including for blocks, plates, segments.
Пористый гранулированный материал со строительной точки зрения является искусственным неорганическим материалом, относящимся к категории тепло- и звукоизолирующих засыпок и наполнителей. В таблице 1 даны ориентировочные характеристики гранулированного материала в разрезе наиболее используемых размерных групп.From a construction point of view, porous granular material is an artificial inorganic material that belongs to the category of heat and sound insulating backfills and fillers. Table 1 gives the approximate characteristics of the granular material in the context of the most used size groups.
Потери массы при кипячении и собственные деформации (набухание и усадка) гранул отсутствуют.Losses of mass during boiling and intrinsic deformations (swelling and shrinkage) of granules are absent.
Возможно получение высокопрочных гранул, когда увеличение объемного веса в пределах размерной группы до 2 раз позволяет увеличить прочность до 3 и более раз. Например, гранулы размерной фракции 0,5-1 мм с объемным весом 450 кг/м3 имеют прочность 48 кгс/см2.It is possible to obtain high-strength granules when an increase in bulk density within the size group up to 2 times allows you to increase strength up to 3 or more times. For example, granules of a dimensional fraction of 0.5-1 mm with a bulk density of 450 kg / m 3 have a strength of 48 kgf / cm 2 .
Гранулированный материал можно эффективно применять для утепления чердачных перекрытий, утепления и звукоизоляции перекрытий, в качестве засыпного материала для стен, для утепления наружных стен зданий, утепления фундаментов, для производства теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных блоков, получения легких бетонов, теплоизоляции трубопроводов, технологического оборудования и в качестве термоизоляционного слоя в дорожной одежде. Используя совместно со смолой в качестве связующего, можно получать прочную и эффективную гидротеплоизоляцию. Мелкие гранулы размером до 2 мм можно эффективно использовать в легких тепло- и звукоизолирующих штукатурках, наливных полах, клеевых смесях, кладочных растворах.Granular material can be effectively used for insulation of attic floors, insulation and soundproofing of ceilings, as a filling material for walls, for insulation of the exterior walls of buildings, insulation of foundations, for the production of heat-insulating and structural-heat-insulating blocks, for the production of lightweight concrete, thermal insulation of pipelines, technological equipment and as a thermal insulation layer in pavement. Using together with the resin as a binder, it is possible to obtain a durable and effective hydro thermal insulation. Small granules up to 2 mm in size can be effectively used in light heat and sound insulating plasters, self-leveling floors, adhesive mixtures, masonry mortars.
2. Получение конструкционного или отделочного строительного материала спеканием сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе.2. Obtaining structural or finishing building material by sintering bulk semi-finished product and / or raw billets based on it.
При получении конструкционного или отделочного строительного материала, непористого либо с невысокой пористостью, содержание щелочного компонента составляет от 1% до 10-12%.Upon receipt of a structural or finishing building material, non-porous or with low porosity, the content of the alkaline component is from 1% to 10-12%.
Термообработку (спекание обжигом) конструкционных непористых материалов или материалов с невысокой пористостью для содержания щелочного компонента в исходной композиции до 10-12 мас.% с получением конечного материала в виде массива производят без использования форм и, преимущественно, в садках и печах, обычно применяемых в керамической промышленности.Heat treatment (sintering by roasting) of structural non-porous materials or materials with low porosity for the content of the alkaline component in the initial composition to 10-12 wt.% To obtain the final material in the form of an array is carried out without the use of molds and, mainly, in cages and furnaces, usually used in ceramic industry.
Методы формования и определения температур обработки проводят, как указано для пористого материала.Methods of molding and determination of processing temperatures are carried out as indicated for the porous material.
Спекание термообработкой сыпучего полуфабриката и/или сырцовых заготовок на его основе позволяет получать конструкционный и отделочный строительный материал в виде плитки, кирпича, блоков, фасонных изделий плотностью до 2500 кг/м3 (водопоглощение до 0, прочность на сжатие до 3500 кгс/см2).Sintering by heat treatment of bulk semi-finished product and / or raw billets based on it allows to obtain structural and finishing building material in the form of tiles, bricks, blocks, shaped products with a density of up to 2500 kg / m 3 (water absorption up to 0, compressive strength up to 3500 kgf / cm 2 )
Материал в виде массива в зависимости от своих характеристик и, прежде всего от плотности, может быть условно разделен на два вида - теплоизоляционный с плотностью до 200 кг/м3 и конструкционно-теплоизоляционный с плотностью от 200 кг/м3.Material in the form of an array, depending on its characteristics and, first of all, on density, can be conditionally divided into two types - heat-insulating with a density of up to 200 kg / m 3 and structural and heat-insulating with a density of from 200 kg / m 3 .
В таблице 2 даны ориентировочные характеристики материала в виде массива наиболее используемых плотностей.Table 2 gives approximate characteristics of the material in the form of an array of the most used densities.
Увеличивая плотность более 400 кг/м3, можно получать различные марки высокопрочного конструкционного материала.By increasing the density of more than 400 kg / m 3 , it is possible to obtain various grades of high-strength structural material.
Теплоизоляционный материал может использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленных установок, аппаратуры, холодильников, трубопроводов и транспортных средств. Конструкционно-теплоизоляционный материал может использоваться для возведения конструкций зданий и сооружений, выполняя одновременно и конструкционную и теплоизоляционную функции.Thermal insulation material can be used for thermal insulation of buildings and structures, various industrial plants, equipment, refrigerators, pipelines and vehicles. Structural and heat-insulating material can be used for the erection of structures of buildings and structures, performing both structural and heat-insulating functions.
3. Получение вяжущего смешением сыпучего полуфабриката с кальцинированными добавками, преимущественно с цементом или известью.3. Obtaining a binder by mixing loose prefabricated with calcined additives, mainly with cement or lime.
При получении вяжущего содержание щелочного компонента составляет от 1% до 20%.Upon receipt of the binder, the content of the alkaline component is from 1% to 20%.
Сыпучий полуфабрикат, смешанный с водой, является вяжущим. При этом характеристики цементного камня зависят от используемого кремнеземсодержащего компонента и обычно являются неудовлетворительными. Однако введение кальцинированных продуктов позволяет получать в ряде случаев хорошие показатели. Для этого требуется экспериментальный подбор содержания щелочного компонента, вида и количества кальцинированного продукта. Лучшие результаты были получены при использовании негашеной извести и цемента. Содержание кальцинированного продукта в смеси вяжущего может варьироваться в значительных пределах от нескольких процентов до нескольких десятков процентов.Loose semi-finished product mixed with water is an astringent. Moreover, the characteristics of the cement stone depend on the silica-containing component used and are usually unsatisfactory. However, the introduction of calcined products allows to obtain good indicators in some cases. This requires experimental selection of the content of the alkaline component, type and amount of calcined product. The best results were obtained using quicklime and cement. The content of the calcined product in the binder mixture can vary significantly from a few percent to several tens of percent.
На основе вяжущего получают бетоны, кирпич, блоки, тротуарную и облицовочную плитку и другие материалы.Based on the binder, concrete, brick, blocks, paving and facing tiles and other materials are obtained.
Используя сыпучий полуфабрикат, можно получать строительные материалы различного цвета. Для этих целей используют промышленно производимые пигменты.Using bulk semi-finished product, you can get building materials of various colors. For these purposes, industrially produced pigments are used.
Все строительные материалы, получаемые на основе сыпучего полуфабриката, относятся к неорганическим, негорючим, экологически чистым, механически прочным, био-, атмосферо- кислото-, влаго- и морозостойким, долговечным и эффективным строительным и теплоизоляционным материалам с низкой теплопроводностью.All building materials obtained on the basis of bulk semi-finished product are inorganic, non-combustible, environmentally friendly, mechanically strong, bio-, atmospheric-acid-, moisture- and frost-resistant, durable and effective construction and heat-insulating materials with low thermal conductivity.
Другие цели и преимущества изобретения станут более понятны из следующих конкретных примеров его выполнения.Other objectives and advantages of the invention will become more apparent from the following specific examples of its implementation.
Пример 1.Example 1
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят цеолитсодержащий трепел природного месторождения следующего химического состава, в мас.%:As a silica-containing component, a zeolite-containing tripoli of a natural deposit of the following chemical composition was taken, in wt.%:
Минералогический состав цеолитсодержащего трепела, в мас.%:The mineralogical composition of zeolite-containing tripoli, in wt.%:
В качестве щелочного компонента использован водный раствор едкого натра концентрации 44%. В качестве воды использована водопроводная вода.An aqueous solution of sodium hydroxide concentration of 44% was used as the alkaline component. As the water used tap water.
Для приготовления щелочно-силикатной суспензии взято в сухом эквиваленте 78 мас.% указанного трепела и 22 мас.% едкого натра - гидроксида натрия. Вода использована в количестве 57 мас.% при 43 мас.% суммарного содержания указанного трепела и едкого натра в сухом эквиваленте. В расчет количества воды включается вода, входящая в раствор едкого натра, а также вода, составляющая естественную (карьерную) влажность трепела. Указанную исходную смесь с помощью кавитационного диспергатора-гомогенизатора обработали в течение 15 минут с получением гомогенной щелочно-силикатной суспензии со средним размером частиц 80 мкм. В процессе диспергирования и гомогенизации в смеси прошли все требуемые реакции силикатообразования и гидратации. Затем полученную гомогенную щелочно-силикатную суспензию подвергли распылительной сушке в противоточном потоке горячего воздуха с распылом снизу-вверх через форсунку с пневматической подачей суспензии при температуре входящего и исходящего воздуха 380°С и 115°С соответственно. В результате был получен сыпучий полуфабрикат влажностью 4,8% и средним размером 120 мкм. Часть полуфабриката была подвергнута дополнительному гранулированию на тарельчатом грануляторе с водой в качестве связующего в количестве 15% от массы исходного сыпучего полуфабриката. В результате были получены сырцовые заготовки в виде гранул размером в диапазоне 0,55-10 мм, в т.ч. 0,55-1,1 мм - 25 мас.%, 1,1-2,2 мм - 31 мас.%, 2,2-4,5 мм - 39 мас.%, 4,5-10,0 мм - 5 мас.%. Сырцовые заготовки в цеховых условиях при температуре 22°С оставались в течение 15 часов. Затем они подвергались вспучиванию термообработкой. Перед вспучиванием к сырцовым гранулам добавлялось 10% порошкообразного каолина от массы гранул, который должен выполнять роль разделяющей среды при вспучивании. Термообработку гранул проводили в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны. Температура вспучивания составила 630-650°С в зависимости от крупности гранул. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул со следующими характеристиками:To prepare the alkaline-silicate suspension, 78 wt.% Of the specified tripoli and 22 wt.% Caustic soda — sodium hydroxide — were taken in the dry equivalent. Water was used in an amount of 57 wt.% At 43 wt.% Of the total content of the indicated tripoli and caustic soda in dry equivalent. 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. The specified initial mixture using a cavitation dispersant-homogenizer was processed for 15 minutes to obtain a homogeneous alkaline-silicate suspension with an average particle size of 80 μm. In the process of dispersion and homogenization in the mixture, all the required reactions of silicate formation and hydration passed. Then, the obtained homogeneous alkaline-silicate suspension was spray-dried in a countercurrent flow of hot air with a spray from the bottom up to the nozzle with pneumatic feed of the suspension at the inlet and outlet air temperatures of 380 ° C and 115 ° C, respectively. The result was a loose semi-finished product with a moisture content of 4.8% and an average size of 120 microns. Part of the semi-finished product was subjected to additional granulation on a plate granulator with water as a binder in an amount of 15% by weight of the initial bulk semi-finished product. As a result, raw billets were obtained in the form of granules with a size in the range of 0.55-10 mm, incl. 0.55-1.1 mm - 25 wt.%, 1.1-2.2 mm - 31 wt.%, 2.2-4.5 mm - 39 wt.%, 4.5-10.0 mm - 5 wt.%. Raw billets in workshop conditions at a temperature of 22 ° C remained for 15 hours. Then they were swelled by heat treatment. Before swelling, 10% of the kaolin powder by weight of the granules was added to the raw granules, which should serve as a separating medium during expansion. The granules were heat treated in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone. The expansion temperature was 630-650 ° C, depending on the size of the granules. The result was a porous building material in the form of granules with the following characteristics:
Водопоглощение за 24 часа гранул всех фракций не превышает 5%, потери массы при кипячении равны нулю, собственные деформации (набухание и усадка) отсутствуют.Water absorption in 24 hours of granules of all fractions does not exceed 5%, weight loss during boiling is zero, no intrinsic deformation (swelling and shrinkage).
Пример 2.Example 2
Из части оставшегося сыпучего гранулята, полученного по примеру 1 посредством распылительной сушки, были отсеяны частицы (гранулы) размером 0,07-0,55 мм, которые смешали с 15% порошкового каолина от массы гранул и подвергли вспучиванию при температуре 630°С. В результате получили пористый микрогранулированный материал со следующими характеристиками:From a portion of the remaining granular granulate obtained in Example 1 by spray drying, particles (granules) of 0.07-0.55 mm in size were screened out, mixed with 15% powder kaolin from the mass of granules and expanded at a temperature of 630 ° C. The result was a porous microgranular material with the following characteristics:
Водопоглощение за 24 часа гранул всех фракции не превышает 8 об.%, потери массы при кипячении равны нулю, собственные деформации (набухание и усадка) отсутствуют.Water absorption in 24 hours of granules of all fractions does not exceed 8 vol.%, Mass loss during boiling is zero, no intrinsic deformation (swelling and shrinkage).
Пример 3.Example 3
Часть оставшегося сыпучего гранулята, полученного по примеру 1 распылительной сушкой, насыпали в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 730°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Готовый пористый материал в виде массива был извлечен из формы. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×100 мм был разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор составил менее 1 мм, плотность материала составила 160 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,048 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 13 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Part of the remaining granular granulate obtained by spray drying of Example 1 was poured into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, at which the expansion was carried out. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The finished porous material in the form of an array was removed from the mold. The resulting building material in the form of a block measuring 200 × 200 × 100 mm was cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. The pore size was less than 1 mm, the density of the material was 160 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.048 W / (m · ° C), and the compressive strength was 13 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.
Пример 4.Example 4
Часть оставшегося сыпучего полуфабриката, полученного по примеру 1 распылительной сушкой, подвергли прессованию с усилием 9 кгс/см2 с получением сырцовых заготовок в виде массива размером 100×100×7,5 мм и плотностью 1840 кг/м3.A portion of the remaining bulk semi-finished product obtained by spray drying in Example 1 was pressed with a force of 9 kgf / cm 2 to obtain raw billets in the form of an array of 100 × 100 × 7.5 mm in size and a density of 1840 kg / m 3 .
Прессование проводилось на водной связке в количестве 14% от массы сырцового гранулята. Четыре сырцовых массива положили в один слой в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 730°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×80 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,044 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 11 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Pressing was carried out on a water binder in an amount of 14% by weight of raw granulate. Four raw massifs were put in one layer in a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, at which they expanded. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The resulting building material in the form of a block measuring 200 × 200 × 80 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. The density of the material was 150 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.044 W / (m · ° C), the compressive strength was 11 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.
Пример 5.Example 5
Часть оставшихся сформованных гранул фракции 0,5-10 мм, полученных по примеру 1 гранулированием, насыпали в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 710°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×100 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор составил менее 1 мм, плотность материала составила 160 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,046 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 11 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Part of the remaining formed granules of the 0.5-10 mm fraction obtained by granulation of Example 1 was poured into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 710 ° C, at which they expanded. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The resulting building material in the form of a block 200 × 200 × 100 mm in size 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. The pore size was less than 1 mm, the material density was 160 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.046 W / (m · ° C), and the compressive strength was 11 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.
Пример 6.Example 6
Часть оставшихся сформованных гранул фракции 0,5-10 мм и часть оставшегося сыпучего полуфабриката, полученных по примеру 1, в равных пропорциях перемешали и насыпали в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 680°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×70 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 210 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,051 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 17 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к конструкционно-теплоизоляционным строительным материалам.A portion of the remaining molded granules of a 0.5-10 mm fraction and a portion of the remaining loose semi-finished product obtained in Example 1 were mixed in equal proportions and poured into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 680 ° C, which produced swelling. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The resulting building material in the form of a block 200 × 200 × 70 mm in size 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. The density of the material was 210 kg / m 3 , the thermal conductivity was 0.051 W / (m · ° С), and the compressive strength was 17 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to structural and heat-insulating building materials.
Пример 7.Example 7
Часть оставшихся сформованных гранул фракции 0,5-10 мм, полученных по примеру 1, была подвергнута прессованию с усилием 10 кгс/см2 с получением сырцового массива размером 100×100×30 мм и плотностью 1850 кг/м3. Прессование проводилось на водной связке в количестве 12% от массы гранул. Полученный сырцовый массив подвергли сушке при температуре 105°С, затем положили в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и по определенному графику нагрели до температуры 730°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200x200x80 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,044 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 11 кгс/см2.A portion of the remaining molded granules of the 0.5-10 mm fraction obtained in Example 1 was pressed with a force of 10 kgf / cm 2 to obtain a raw mass of 100 × 100 × 30 mm in size and a density of 1850 kg / m 3 . Pressing was carried out on a water binder in an amount of 12% by weight of the granules. The resulting raw mass was dried at a temperature of 105 ° C, then put into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and, according to a certain schedule, heated to a temperature of 730 ° C, at which they expanded. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The resulting building material in the form of a block measuring 200x200x80 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. The density of the material was 150 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.044 W / (m · ° C), the compressive strength was 11 kgf / cm 2 .
Пример 8.Example 8
Часть оставшихся сформованных гранул фракции 0,5-10 мм и часть оставшегося сыпучего полуфабриката, полученных по примеру 1, в соотношении 2:1 перемешали и подвергли прессованию с усилием 10 кгс/см2 с получением сырцового массива размером 100×100×30 мм и плотностью 1850 кг/м3. Прессование проводилось на водной связке в количестве 14% от массы гранул. Полученный сырцовый массив подвергли сушке в естественных условиях при температуре 22°С в течение суток, затем положили в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и по определенному графику нагрели до температуры 730°С, при которой произвели обжиг. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса в форме была извлечена из печи в окружающую атмосферу, где естественным образом была охлаждена до температуры окружающей среды. Готовый материал, извлеченный из формы, представлял собой щебень с размерами частиц до 30 мм. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,046 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 10 кгс/см2.A portion of the remaining molded granules of a 0.5-10 mm fraction and a portion of the remaining loose semi-finished product obtained in Example 1 were mixed in a 2: 1 ratio and pressed with a force of 10 kgf / cm 2 to obtain a raw mass of 100 × 100 × 30 mm and density of 1850 kg / m 3 . Pressing was carried out on a water binder in an amount of 14% by weight of the granules. The resulting raw mass was dried under natural conditions at a temperature of 22 ° C for a day, then put in a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, according to a specific schedule, at which firing was performed. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass in the mold was removed from the furnace into the surrounding atmosphere, where it was naturally cooled to ambient temperature. The finished material extracted from the mold was crushed stone with particle sizes up to 30 mm. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. The density of the material was 150 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.046 W / (m · ° C), the compressive strength was 10 kgf / cm 2 .
Пример 9.Example 9
Часть оставшегося сыпучего полуфабриката, полученного по примеру 1 распылительной сушкой, была подвергнута прокаливанию во вращающейся трубчатой печи при температуре 550°С. Прокаленный сыпучий полуфабрикат был подвергнут гранулированию в лопастном грануляторе с жидким стеклом плотностью 1,25 в качестве связующего в количестве 18 мас.% от гранулируемой массы. В результате были получены сырцовые заготовки в виде гранул размером в диапазоне 0,55-4,5 мм, в т.ч. 0,55-1,1 мм - 12 мас.%, 1,1-2,2 мм - 33 мас.%, 2,2-4,5 мм - 50 мас.%. Процесс гранулирования был коротким (не более 10 минут), стабильным и обеспечивающим возможность получения сформованных гранул в узком размерном диапазоне. Полученные гранулы имели форму, близкую к правильной. Сформованные гранулы были подвергнуты сушке в сушильном шкафу при температуре 105°С в течение 40 минут. Затем они подвергались вспучиванию. Перед вспучиванием к сырцовым гранулам добавлялось 9 мас.% порошкообразного каолина, который должен выполнять роль разделяющей среды при вспучивании. Обжиг гранул проводили в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны. Температура вспучивания составила 650-680°С в зависимости от крупности гранул. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул со следующими характеристиками:A portion of the remaining bulk semi-finished product obtained by spray drying of Example 1 was calcined in a rotary tube furnace at a temperature of 550 ° C. The calcined bulk semi-finished product was granulated in a paddle granulator with liquid glass with a density of 1.25 as a binder in an amount of 18 wt.% Of the granulated mass. As a result, raw billets were obtained in the form of granules with a size in the range of 0.55-4.5 mm, including 0.55-1.1 mm - 12 wt.%, 1.1-2.2 mm - 33 wt.%, 2.2-4.5 mm - 50 wt.%. The granulation process was short (no more than 10 minutes), stable and providing the possibility of obtaining molded granules in a narrow size range. The obtained granules had a shape close to regular. The formed granules were dried in an oven at 105 ° C. for 40 minutes. Then they were bloated. Before expansion, 9 wt.% Of kaolin powder was added to the raw granules, which should act as a separating medium during expansion. The pellets were fired in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone. The expansion temperature was 650-680 ° C, depending on the size of the granules. The result was a porous building material in the form of granules with the following characteristics:
Водопоглощение за 24 часа гранул всех фракций не превышает 5%, потери массы при кипячении равны нулю, собственные деформации (набухание и усадка) отсутствуют.Water absorption in 24 hours of granules of all fractions does not exceed 5%, weight loss during boiling is zero, no intrinsic deformation (swelling and shrinkage).
Пример 10.Example 10
Часть оставшегося прокаленного порошкового полуфабриката, полученного по примеру 9, насыпали в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 730°С, при которой произвели обжиг. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры 60°С. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×100 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор составил менее 1 мм, плотность материала составила 163 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,048 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 13 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.A portion of the remaining calcined semi-finished powder obtained in Example 9 was poured into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, at which firing was performed. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to a temperature of 60 ° C. The resulting building material in the form of a block 200 × 200 × 100 mm in size 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. The pore size was less than 1 mm, the density of the material was 163 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.048 W / (m · ° C), and the compressive strength was 13 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.
Пример 11.Example 11
Часть оставшегося прокаленного сыпучего полуфабриката, полученного по примеру 9, подвергли прессованию с усилием 9 кгс/см2 с получением сырцовых заготовок в виде массива размером 100×100×7,5 мм и плотностью 1840 кг/м3. Прессование проводилось на жидком стекле плотностью 1,3 в количестве 16% от массы полуфабриката. Перед прессованием в прокаленный сыпучий полуфабрикат было добавлено 2,5 мас.% красного минерального пигмента, и смесь перемешена до гомогенного состояния. Четыре сырцовых массива положили в один слой в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 730°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×80 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 160 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,048 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 13 кгс/см2. Полученный пористый строительный материал имел красный окрас, близкий к красному керамическому кирпичу. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Part of the remaining calcined bulk semi-finished product obtained in example 9 was pressed with a force of 9 kgf / cm 2 to obtain raw billets in the form of an array of size 100 × 100 × 7.5 mm and a density of 1840 kg / m 3 . Pressing was carried out on liquid glass with a density of 1.3 in the amount of 16% by weight of the semi-finished product. Before pressing, 2.5% by weight of red mineral pigment was added to the calcined bulk cake mix and the mixture was mixed until homogeneous. Four raw massifs were put in one layer in a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, at which they expanded. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The resulting building material in the form of a block measuring 200 × 200 × 80 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. The density of the material was 160 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.048 W / (m · ° C), the compressive strength was 13 kgf / cm 2 . The resulting porous building material had a red color close to red ceramic brick. The resulting building material relates to heat-insulating building materials.
Пример 12.Example 12
Четыре сырцовых массива, полученных по примеру 4, подвергли термообработке в муфельной мечи в течение 50 минут при температуре 590°С. Затем поместили их в один слой в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 730°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком трепела на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×82 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 145 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,044 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 9 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Four raw massif obtained in example 4, was subjected to heat treatment in a muffle sword for 50 minutes at a temperature of 590 ° C. Then they were placed in a single layer in a rectangular metal form, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, at which they expanded. The mold was previously lubricated with tripoli powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The obtained building material in the form of a block measuring 200 × 200 × 82 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. The density of the material was 145 kg / m 3 , the coefficient of thermal conductivity of 0.044 W / (m · ° C), the compressive strength of 9 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.
Пример 13.Example 13
Часть оставшихся сформованных гранул фракции 2,2-4,5 мм, полученных по примеру 1, были подвергнуты прокаливанию во вращающейся трубчатой печи при температуре 500°С. Затем они подвергались вспучиванию. Перед обжигом к сырцовым гранулам добавлялось 10 мас.% порошкообразного каолина, который должен выполнять роль разделяющей среды при вспучивании. Обжиг гранул проводили в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны. Температура вспучивания составила 650°С. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул размерной фракции 4-8 мм насыпной плотностью 130 кг/м3 и прочностью при сдавливании в цилиндре 10 кгс/см2. Водопоглощение за 24 часа не превышает 5%, потери массы при кипячении равны нулю, собственные деформации (набухание и усадка) отсутствуют.A portion of the remaining molded granules of the 2.2-4.5 mm fraction obtained in Example 1 were calcined in a rotary tube furnace at a temperature of 500 ° C. Then they were bloated. Before firing, 10 wt.% Of powdered kaolin was added to the raw granules, which should serve as a separating medium during expansion. The pellets were fired in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone. The expansion temperature was 650 ° C. The result was a porous building material in the form of granules of a dimensional fraction of 4-8 mm with a bulk density of 130 kg / m 3 and a compressive strength of 10 kgf / cm 2 in the cylinder. Water absorption in 24 hours does not exceed 5%, weight loss during boiling is zero, no intrinsic deformation (swelling and shrinkage).
Пример 14.Example 14
Часть щелочно-силикатной суспензии, полученной по примеру 1, подвергнута сушке в вихревом сушиле с подачей суспензии сбоку в камеру сушила. Поток теплоносителя распыляет поступающую суспензию и высушивает ее с получением сыпучего полуфабриката влажностью 2,1%. Температура сушки составила 70-80°С. Полученный сыпучий полуфабрикат имел размеры в диапазоне 0,55-4,5 мм, в т.ч. 0,55-1,1 мм - 40 мас.%, 1,1-2,2 мм - 33 мас.%, 2,2-4,5 мм - 27 мас.%. Затем фракция 2,2-4,5 мм подверглась вспучиванию. Перед вспучиванием к частицам полуфабриката (сырцовым гранулам) добавлялось 10 мас.% порошкообразного каолина, который должен выполнять роль разделяющей среды при вспучивании. Вспучивание гранул проводили в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны. Температура вспучивания составила 640°С. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул размерной фракции 4-8 мм насыпной плотностью 123 кг/м3 и прочностью при сдавливании в цилиндре 8 кгс/см2. Водопоглощение за 24 часа не превышает 5%, потери массы при кипячении равны нулю, собственные деформации (набухание и усадка) отсутствуют.Part of the alkaline-silicate suspension obtained in example 1, was subjected to drying in a vortex dryer with the supply of the suspension from the side into the chamber dried. The coolant stream sprays the incoming suspension and dries it to obtain a bulk semi-finished product with a moisture content of 2.1%. The drying temperature was 70-80 ° C. The resulting bulk semi-finished product had sizes in the range of 0.55-4.5 mm, including 0.55-1.1 mm - 40 wt.%, 1.1-2.2 mm - 33 wt.%, 2.2-4.5 mm - 27 wt.%. Then the 2.2-4.5 mm fraction was swollen. Before swelling, 10 wt.% Kaolin powder was added to the particles of the semi-finished product (raw granules), which should serve as a separating medium during swelling. The pellet swelling was carried out in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone. The expansion temperature was 640 ° C. As a result, a porous building material was obtained in the form of granules of a dimensional fraction of 4-8 mm with a bulk density of 123 kg / m 3 and a compressive strength of 8 kgf / cm 2 in the cylinder. Water absorption in 24 hours does not exceed 5%, weight loss during boiling is zero, no intrinsic deformation (swelling and shrinkage).
Пример 15.Example 15
В качестве кремнеземсодержащего компонента взята опока природного месторождения следующего химического состава, в мас.%:As a silica-containing component taken flask natural deposits of the following chemical composition, in wt.%:
Минералогический состав опоки, в мас.%:The mineralogical composition of the flask, in wt.%:
В качестве щелочного компонента использован водный раствор едкого натра концентрации 46 мас.%. В качестве воды использована водопроводная вода.An aqueous solution of caustic soda concentration of 46 wt.% Was used as the alkaline component. As the water used tap water.
Для приготовления исходной смеси взято в сухом эквиваленте 84 мас.% опоки и 16 мас.% едкого натра. Для приготовления суспензии использована вода в количестве 65 мас.% при 35 мас.% суммарного содержания опоки и едкого натра в сухом эквиваленте. В расчет количества воды включается вода, входящая в раствор едкого натра и составляющая влажность опоки. Перед получением суспензии опока была высушена в сушильной камере до влажности 6%, раздроблена до фракции 2-3 мм и с помощью мельницы измельчена до размера 0,13 мм. Указанную исходную смесь с помощью лопастного смесителя перемешали до гомогенной суспензии в течение 10 минут. В процессе перемешивания в смеси прошли все требуемые реакции силикатообразования и гидратации. Затем полученную гомогенную щелочно-силикатную суспензию подвергли распылительной сушке в прямоточном потоке горячего воздуха с распылом и подачей горячего воздуха сверху-вниз через форсунку с пневматической подачей суспензии при температуре входящего и исходящего воздуха 600°С и 120°С соответственно. В результате был получен сыпучий полуфабрикат влажностью 0,7%. Часть полуфабриката была подвергнута гранулированию на тарельчатом грануляторе с водой в качестве связующего в количестве 23 мас.% от гранулируемой массы. В результате были получены сформованные гранулы размером в диапазоне 0,15-1,4 мм, в т.ч. 0,15-0,55 мм - 78 мас.%, 0,55-1,4 мм - 22 мас.%. Далее гранулы в сушильном шкафу при температуре 105°С подверглись сушке в течение 2 часов. Перед обжигом к гранулам добавлялось 25% мас. порошкообразной опоки, которая должна выполнять роль разделяющей среды при вспучивании. Вспучивание гранул проводили в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны по определенному температурно-временному графику. Температура вспучивания составила 780°С. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул со следующими характеристиками:To prepare the initial mixture, 84 wt.% Flask and 16 wt.% Caustic soda were taken in dry equivalent. To prepare the suspension, water was used in an amount of 65 wt.% At 35 wt.% Of the total content of flask and caustic soda in dry equivalent. The calculation of the amount of water includes water entering the sodium hydroxide solution and constituting the moisture content of the flask. Before receiving the suspension, the flask was dried in a drying chamber to a moisture content of 6%, crushed to a fraction of 2-3 mm and crushed to a size of 0.13 mm using a mill. The specified initial mixture using a paddle mixer was mixed to a homogeneous suspension for 10 minutes. During the mixing process, all the required reactions of silicate formation and hydration passed through the mixture. Then, the obtained homogeneous alkaline-silicate suspension was spray-dried in a direct-flow stream of hot air with a spray and a supply of hot air from top to bottom through a nozzle with pneumatic supply of a suspension at a temperature of inlet and outlet air of 600 ° C and 120 ° C, respectively. As a result, a bulk semi-finished product with a moisture content of 0.7% was obtained. Part of the semi-finished product was subjected to granulation on a plate granulator with water as a binder in an amount of 23 wt.% Of the granulated mass. As a result, molded granules with a size in the range of 0.15-1.4 mm were obtained, incl. 0.15-0.55 mm - 78 wt.%, 0.55-1.4 mm - 22 wt.%. Next, the granules in an oven at a temperature of 105 ° C were dried for 2 hours. Before firing, 25% wt. powder flask, which should play the role of a separating medium during expansion. The pellet swelling was carried out in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone according to a certain temperature-time schedule. The expansion temperature was 780 ° C. The result was a porous building material in the form of granules with the following characteristics:
Полученный гранулированный материал может применяться в приготовлении легких и прочных конструкционных бетонов.The obtained granular material can be used in the preparation of light and strong structural concrete.
Пример 16.Example 16
Часть оставшегося сыпучего полуфабриката, полученного по примеру 15, насыпали в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в печь и по определенному графику нагрели до температуры 835°С, при которой произвели обжиг. Форма предварительно была смазана порошком опоки на углеводородной связке. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×120 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 460 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,14 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 130 кгс/см2.A portion of the remaining bulk semi-finished product obtained in Example 15 was poured into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in an oven and, according to a certain schedule, heated to a temperature of 835 ° C, at which firing was performed. The mold was previously lubricated with a flask powder on a hydrocarbon bond. The expanded mass was gradually cooled to ambient temperature. The obtained building material in the form of a block measuring 200 × 200 × 120 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. The density of the material was 460 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.14 W / (m · ° C), the compressive strength was 130 kgf / cm 2 .
Полученный строительный материал относится к конструкционно-теплоизоляционным строительным материалам.The resulting building material relates to structural and heat-insulating building materials.
Пример 17.Example 17
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит природного месторождения следующего химического состава, в мас.%:As a silica-containing component, diatomite of a natural deposit of the following chemical composition was taken, in wt.%:
Минералогический состав диатомита, в мас.%:The mineralogical composition of diatomite, in wt.%:
В качестве щелочного компонента использован водный раствор едкого натра концентрации 46%. В качестве воды использована водопроводная вода.An aqueous solution of sodium hydroxide concentration of 46% was used as the alkaline component. As the water used tap water.
Для приготовления щелочно-силикатной суспензии взято в сухом эквиваленте 81 мас.% диатомита и 19 мас.% едкого натра. Вода использована в количестве 63 мас.% при 37 мас.% суммарного содержания диатомита и едкого натра в сухом эквиваленте. В расчет количества воды включается вода, входящая в раствор едкого натра, а также вода, составляющая естественную (карьерную) влажность диатомита. Указанную исходную смесь с помощью аттритора с шаровой загрузкой обработали в течение 15 минут с получением гомогенной щелочно-силикатной суспензии со средним размером частиц 20 мкм. В процессе диспергирования и гомогенизации в смеси прошли все требуемые реакции. Полученную гомогенную щелочно-силикатную суспензию подвергли вихревой сушке в потоке горячего газа при температуре входящего и исходящего газа 450°С и 115°С соответственно. В результате был получен сыпучий полуфабрикат влажностью 4,3% и средним размером в диапазоне 80 мкм, который насыпали в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в печь и по определенному графику нагрели до температуры 765°С, при которой произвели вспучивание. Форма предварительно была смазана порошком диатомита. Вспученная масса постепенно была охлаждена до температуры 55°С. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×160 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 310 кг/м3, коэффициент теплопроводности - 0,097 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 54 кгс/см2.To prepare the alkaline silicate suspension, 81 wt.% Diatomite and 19 wt.% Caustic soda were taken in the dry equivalent. Water was used in an amount of 63 wt.% At 37 wt.% Of the total content of diatomite and caustic soda in dry equivalent. The calculation of the amount of water includes water included in the sodium hydroxide solution, as well as water, which makes up the natural (career) moisture of diatomite. The indicated initial mixture was processed with a ball-loading attritor for 15 minutes to obtain a homogeneous alkaline-silicate suspension with an average particle size of 20 μm. In the process of dispersion and homogenization in the mixture, all the required reactions passed. The obtained homogeneous alkaline silicate suspension was vortex-dried in a stream of hot gas at the inlet and outlet gas temperatures of 450 ° C and 115 ° C, respectively. As a result, a loose semi-finished product with a moisture content of 4.3% and an average size in the range of 80 μm was obtained, which was poured into a rectangular metal mold, closed with a metal lid, placed in a furnace and heated to a temperature of 765 ° C, at which a swelling was carried out according to a certain schedule. The mold was previously lubricated with diatomaceous earth powder. The expanded mass was gradually cooled to a temperature of 55 ° C. The obtained building material in the form of a block measuring 200 × 200 × 160 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. The density of the material was 310 kg / m 3 , the thermal conductivity coefficient was 0.097 W / (m · ° C), the compressive strength was 54 kgf / cm 2 .
Полученный строительный материал относится к конструкционно-теплоизоляционным строительным материалам.The resulting building material relates to structural and heat-insulating building materials.
Пример 18.Example 18
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят трепел природного месторождения следующего химического состава, в мас.%:As a silica-containing component taken tripoli natural deposits of the following chemical composition, in wt.%:
Минералогический состав трепела, в мас.%:The mineralogical composition of tripoli, in wt.%:
В качестве щелочного компонента использован водный раствор едкого натра концентрации 46%. В качестве воды использована водопроводная вода.An aqueous solution of sodium hydroxide concentration of 46% was used as the alkaline component. As the water used tap water.
Для приготовления щелочно-силикатной суспензии взято в сухом эквиваленте 80 мас.% трепела и 20 мас.% едкого натра. Вода использована в количестве 59 мас.% при 41 мас.% суммарного содержания трепела и едкого натра в сухом эквиваленте. В расчет количества воды включается вода, входящая в раствор едкого натра, а также вода, составляющая естественную (карьерную) влажность трепела. Указанную исходную смесь с помощью аттритора обработали в течение 20 минут с получением гомогенной щелочно-силикатной суспензии со средним размером частиц 160 мкм. В процессе диспергирования и гомогенизации в смеси прошли все требуемые реакции. Полученную гомогенную щелочно-силикатной суспензию подвергли вихревой сушке в потоке горячего газа при температуре 80°С. В результате был получен сыпучий полуфабрикат в виде гранул влажностью 5,6% и размером в диапазоне 0,6-3 мм, в т.ч. 0,6-1,1 мм - 38 мас.%, 1,1-3,0 мм - 62 мас.%. Полученный полуфабрикат представил собой сырцовые гранулы, которые подвергались вспучиванию. Перед обжигом добавлялось 10 мас.% порошкообразного каолина. Температура вспучивания составила 720°С. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул со следующими характеристиками:To prepare the alkaline silicate suspension, 80 wt.% Tripoli and 20 wt.% Caustic soda were taken in the dry equivalent. Water was used in an amount of 59 wt.% At 41 wt.% Of the total content of tripoli and caustic soda in dry equivalent. 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. The specified initial mixture was treated with an attritor for 20 minutes to obtain a homogeneous alkaline-silicate suspension with an average particle size of 160 μm. In the process of dispersion and homogenization in the mixture, all the required reactions passed. The resulting homogeneous alkaline silicate suspension was vortex dried in a stream of hot gas at a temperature of 80 ° C. As a result, a bulk semi-finished product was obtained in the form of granules with a moisture content of 5.6% and a size in the range of 0.6-3 mm, including 0.6-1.1 mm - 38 wt.%, 1.1-3.0 mm - 62 wt.%. The resulting semi-finished product was a raw granules, which were subjected to swelling. Before firing, 10 wt.% Of kaolin powder was added. The expansion temperature was 720 ° C. The result was a porous building material in the form of granules with the following characteristics:
Водопоглощение за 24 часа гранул всех фракций не превышает 5%, потери массы при кипячении равны нулю, собственные деформации (набухание и усадка) отсутствуют.Water absorption in 24 hours of granules of all fractions does not exceed 5%, weight loss during boiling is zero, no intrinsic deformation (swelling and shrinkage).
Пример 19.Example 19
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит состава, как в примере 17. В качестве щелочного компонента взят гранулированный едкий натр. В качестве воды использована водопроводная вода.As a silica-containing component, a diatomite composition was taken, as in Example 17. Granular sodium hydroxide was taken as an alkaline component. As the water used tap water.
Для приготовления щелочно-силикатной суспензии взято в сухом эквиваленте 92 мас.% диатомита и 8 мас.% едкого натра. Вода использована в количестве 60 мас.% при 40 мас.% суммарного содержания диатомита и едкого натра в сухом эквиваленте. В расчет количества воды включается вода, составляющая естественную (карьерную) влажность диатомита. Указанную исходную смесь с помощью аттритора с шаровой загрузкой обработали в течение 25 минут с получением гомогенной щелочно-силикатной суспензии со средним размером частиц 75 мкм. В процессе диспергирования и гомогенизации в смеси прошли все требуемые реакции. Полученную гомогенную щелочно-силикатную суспензию подвергли вихревой сушке в потоке горячего газа при температуре входящего и исходящего газа 650°С и 110°С соответственно. В результате был получен сыпучий полуфабрикат влажностью 3,5% и средним размером в диапазоне 120 мкм. К полученному полуфабрикату был добавлен красный минеральный пигмент в размере 0,5 мас.% и смесь перемешали до гомогенного состояния. Затем из смеси на прессе были отформованы два изделия прямоугольной формы - 100×100×11 мм, 100×100×80 мм. В качестве связки при формовании использовали воду в количестве 16 мас.%. Полученные изделия поместили в печь и по определенному графику нагрели до температуры 1125°С, при которой произвели спекание обжигом. Полученный строительный материал имел красно-малиновый цвет. Плотность материала составила 1700 кг/м3, прочность на сжатие - 1300 кгс/см2, водопоглощение - менее 1%. Полученный строительный материал относится к конструкционным и отделочным строительным материалам.For the preparation of an alkaline-silicate suspension, 92 wt.% Diatomite and 8 wt.% Caustic soda were taken in the dry equivalent. Water was used in an amount of 60 wt.% At 40 wt.% Of the total content of diatomite and caustic soda in dry equivalent. The calculation of the amount of water includes water, which is the natural (career) moisture content of diatomite. The indicated initial mixture was processed with a ball-loading attritor for 25 minutes to obtain a homogeneous alkaline-silicate suspension with an average particle size of 75 μm. In the process of dispersion and homogenization in the mixture, all the required reactions passed. The obtained homogeneous alkaline-silicate suspension was vortex-dried in a stream of hot gas at the inlet and outlet gas temperatures of 650 ° C and 110 ° C, respectively. The result was a loose semi-finished product with a moisture content of 3.5% and an average size in the range of 120 μm. Red mineral pigment in the amount of 0.5 wt.% Was added to the obtained semi-finished product and the mixture was stirred until homogeneous. Then, two squared products were molded from the mixture on a press - 100 × 100 × 11 mm, 100 × 100 × 80 mm. As a binder during molding, water was used in an amount of 16 wt.%. The resulting products were placed in an oven and, according to a certain schedule, heated to a temperature of 1125 ° C, at which sintering was fired. The resulting building material was crimson red. The density of the material was 1700 kg / m 3 , compressive strength - 1300 kgf / cm 2 , water absorption - less than 1%. The resulting building material relates to structural and finishing building materials.
Пример 20.Example 20
В смесь сыпучего полуфабриката с пигментом, полученную по примеру 19, ввели 66% кварцевого песка. Затем смесь была подвергнута формованию прессованием с получением образца размером 100×100×80 мм. В качестве связки при формовании использовали жидкое стекло в количестве 13 мас.%. Образец подвергся сушке в сушильном шкафу в течение 3 часов при температуре 105°С. Затем образец поместили в печь и по определенному графику нагрели до температуры 1150°С, при которой произвели обжиг. Полученный строительный материал имел красный цвет. Плотность материала составила 1200 кг/м3, прочность на сжатие - 360 кгс/см2, водопоглощение - менее 1%. Полученный строительный материал относится к конструкционным и отделочным строительным материалам.66% of quartz sand was introduced into the mixture of loose semi-finished product with pigment obtained in example 19. The mixture was then subjected to compression molding to obtain a sample of 100 × 100 × 80 mm. As a binder in the molding used liquid glass in an amount of 13 wt.%. The sample was dried in an oven for 3 hours at a temperature of 105 ° C. Then the sample was placed in an oven and, according to a certain schedule, was heated to a temperature of 1150 ° C, at which firing was performed. The resulting building material was red. The density of the material was 1200 kg / m 3 , compressive strength - 360 kgf / cm 2 , water absorption - less than 1%. The resulting building material relates to structural and finishing building materials.
Пример 21.Example 21
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит состава, как в примере 17. В качестве щелочного компонента взята чешуированный едкий натр. В качестве воды использована водопроводная вода.As a silica-containing component, a diatomite composition was taken, as in example 17. Flaked caustic soda was taken as an alkaline component. As the water used tap water.
Для приготовления щелочно-силикатной суспензии взято в сухом эквиваленте 86 мас.% диатомита и 14 мас.% едкого натра. Вода использована в количестве 70 мас.% при 30 мас.% суммарного содержания диатомита и едкого натра в сухом эквиваленте. В расчет количества воды включается вода, составляющая естественную (карьерную) влажность опоки. Указанную исходную смесь с помощью кавитационного диспергатора-гомогенизатора обработали в течение 35 минут с получением гомогенной щелочно-силикатной суспензии со средним размером частиц 25 мкм. В процессе диспергирования и гомогенизации в смеси прошли все требуемые реакции. Затем полученную гомогенную щелочно-силикатную суспензию подвергли распылительной сушке в противоточном потоке горячего воздуха с распылом снизу-вверх через форсунку с пневматической подачей суспензии при температуре входящего и исходящего воздуха 450°С и 135°С соответственно. В результате был получен сыпучий полуфабрикат влажностью 0,2% и средним размером в диапазоне 70 мкм, который далее использовался в качестве вяжущего. К полученному полуфабрикату была добавлена негашеная известь в количестве 22 мас.%, и смесь гомогенизировали. Затем в смесь добавили воду. В результате твердения полученной массы был получен цементный камень прочностью на сжатие 430 кгс/см2. Таким образом, смесь сыпучего полуфабриката с известью является вяжущим материалом.To prepare the alkaline-silicate suspension, 86 wt.% Diatomite and 14 wt.% Caustic soda were taken in dry equivalent. Water was used in an amount of 70 wt.% At 30 wt.% Of the total content of diatomite and caustic soda in dry equivalent. The calculation of the amount of water includes water, which is the natural (career) moisture of the flask. The specified initial mixture using a cavitation dispersant-homogenizer was processed for 35 minutes to obtain a homogeneous alkaline-silicate suspension with an average particle size of 25 μm. In the process of dispersion and homogenization in the mixture, all the required reactions passed. Then, the obtained homogeneous alkaline-silicate suspension was spray-dried in a countercurrent flow of hot air with a spray from the bottom upwards through a nozzle with pneumatic supply of the suspension at the inlet and outlet air temperatures of 450 ° C and 135 ° C, respectively. The result was a loose semi-finished product with a moisture content of 0.2% and an average size in the range of 70 μm, which was then used as a binder. Quicklime was added to the resulting semi-finished product in an amount of 22 wt.%, And the mixture was homogenized. Then water was added to the mixture. As a result of hardening of the resulting mass, a cement stone of compressive strength of 430 kgf / cm 2 was obtained. Thus, a mixture of bulk semi-finished product with lime is a binder.
Пример 22.Example 22
К полученному в примере 21 сухому вяжущему был добавлен красный минеральный пигмент в размере 0,5 мас.% и кварцевый песок из расчета 2 части песка на 1 часть вяжущего. Из указанной смеси на прессе были отформованы изделия в виде кирпича - 120×250×60 мм. В качестве связки при формовании использовали воду в количестве 12 мас.%. Провели обработку полученных изделий в автоклаве при температуре 180°С и давлении 8 атм. Полученный строительный материал имел вид красного строительного кирпича. Прочность материала составила 130 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к конструкционным и отделочным строительным материалам.To the dry binder obtained in Example 21, red mineral pigment was added in the amount of 0.5 wt.% And quartz sand at the rate of 2 parts sand to 1 part binder. From this mixture, the products were molded in the form of a brick on a press - 120 × 250 × 60 mm. As a binder in the molding used water in an amount of 12 wt.%. We carried out the processing of the obtained products in an autoclave at a temperature of 180 ° C and a pressure of 8 atm. The resulting building material was in the form of a red building brick. The strength of the material was 130 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to structural and finishing building materials.
Пример 23.Example 23
К полученной в примере 22 сухой смеси вяжущего, кварцевого песка и пигмента добавили пластификатор (промышленно выпускаемый С-3) в количестве 0,5 мас.%, воду и перемешали в смесителе до получения пластической массы. Масса была разлита по формам, которые затем подвергались обработке на вибростоле. Извлеченные из форм образцы красного цвета в форме плитки имели размеры - 100×100×10 мм. Прочность материала составила 320 кгс/см2. Полученный строительный материал относится к конструкционным и отделочным строительным материалам.To obtained in example 22 a dry mixture of binder, quartz sand and pigment was added a plasticizer (commercially available C-3) in an amount of 0.5 wt.%, Water and mixed in a mixer to obtain a plastic mass. The mass was poured into molds, which were then processed on a vibrating table. The red samples in the form of a tile extracted from the molds had dimensions of 100 × 100 × 10 mm. The strength of the material was 320 kgf / cm 2 . The resulting building material relates to structural and finishing building materials.
Пример 24.Example 24
К сыпучему полуфабрикату полученному в примере 21 добавили портландцемент марки 500 в количестве 5 мас.%, перемешали и затворили водой. В результате твердения полученной массы был получен цементный камень прочностью на сжатие 320 кгс/см2.To the bulk semi-finished product obtained in Example 21, Portland cement of grade 500 was added in an amount of 5 wt.%, Mixed and mixed with water. As a result of hardening of the resulting mass, a cement stone with a compressive strength of 320 kgf / cm 2 was obtained.
Claims (10)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009126160/03A RU2397967C1 (en) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Method of making semi-finished product for producing construction materials |
| PCT/RU2010/000376 WO2011005150A2 (en) | 2009-07-09 | 2010-07-07 | Method for producing a semi-finished product for the manufacture of building materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009126160/03A RU2397967C1 (en) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Method of making semi-finished product for producing construction materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2397967C1 true RU2397967C1 (en) | 2010-08-27 |
Family
ID=42798729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009126160/03A RU2397967C1 (en) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Method of making semi-finished product for producing construction materials |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397967C1 (en) |
| WO (1) | WO2011005150A2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2481298C1 (en) * | 2012-01-25 | 2013-05-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Crude mixture for making silica brick |
| RU2528814C2 (en) * | 2012-12-28 | 2014-09-20 | Александр Николаевич Быковский | Method to produce glass haydite and porous ceramics from fossil meal and silica clay |
| RU2556563C1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Binding agent |
| RU2556739C1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Raw mix for foam silicate manufacturing |
| 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 |
| RU2605982C2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-01-10 | Владимир Федорович Васкалов | Method of producing granular construction material |
| RU2782904C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-11-07 | Акционерное общество "Научно-исследовательский центр" Строительство" (АО "НИЦ "Строительство") | Method for producing foam glass-ceramic granular building material from natural quartz sand |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114213102B (en) * | 2021-12-03 | 2022-12-23 | 长沙市康荣新材料有限公司 | Method for preparing cement resistor shell by utilizing waste materials or recycled tailings |
-
2009
- 2009-07-09 RU RU2009126160/03A patent/RU2397967C1/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-07-07 WO PCT/RU2010/000376 patent/WO2011005150A2/en unknown
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU2481298C1 (en) * | 2012-01-25 | 2013-05-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Crude mixture for making silica brick |
| RU2528814C2 (en) * | 2012-12-28 | 2014-09-20 | Александр Николаевич Быковский | Method to produce glass haydite and porous ceramics from fossil meal and silica clay |
| RU2556739C1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Raw mix for foam silicate manufacturing |
| RU2605982C2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-01-10 | Владимир Федорович Васкалов | Method of producing granular construction material |
| RU2556563C1 (en) * | 2014-07-15 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Binding agent |
| 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 |
| RU2782904C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-11-07 | Акционерное общество "Научно-исследовательский центр" Строительство" (АО "НИЦ "Строительство") | Method for producing foam glass-ceramic granular building material from natural quartz sand |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011005150A2 (en) | 2011-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2397967C1 (en) | Method of making semi-finished product for producing construction materials | |
| RU2333176C1 (en) | Method for obtaining construction material | |
| US4824811A (en) | Lightweight ceramic material for building purposes, process for the production thereof and the use thereof | |
| US20220033307A1 (en) | Sintered geopolymer compositions and articles | |
| CN100378027C (en) | Porous mullite ceramic materials and method for preparing same | |
| KR20080077002A (en) | Multi-function composition for settable composite materials and methods of making the composition | |
| US4297309A (en) | Process of using and products from fume amorphous silica particulates | |
| RU2403230C1 (en) | Method of obtaining granular heat insulating material | |
| RU2300506C1 (en) | Building material and the method of its production | |
| RU2453510C1 (en) | Method to produce foam glass items | |
| CA2885643C (en) | Synthetic microparticles | |
| RU2374206C1 (en) | Raw mixture for making ceramic objects | |
| RU2365555C2 (en) | Granulated compositional filler for silicate wall products based on tripoli, diatomite and silica clay, composition of raw material mixture for silicate wall products manufacturing, method of obtaining silicate wall products and silicate wall product | |
| WO2010140918A1 (en) | Method for producing a silica-containing binder and products and materials based thereon | |
| RU2563866C1 (en) | Method to produce fine-grain glass foam ceramics | |
| RU2452704C2 (en) | Method to produce semi-finished product for manufacturing of building material | |
| RU2327666C1 (en) | Method of manufacture of wall ceramics using sedimentary high-silica rocks, stock for wall ceramics, and aggregate for wall ceramics | |
| RU2348596C1 (en) | Construction material and method of its production | |
| RU2405743C1 (en) | Crude mixture for producing foamed silicate material and method of producing foamed silicate material (versions) | |
| RU2277520C1 (en) | Method for making wall ceramic articles (variants) | |
| RU2518629C2 (en) | Granulated nanostructuring filling agent based on highly silica components for concrete mixture, composition of concrete mixture for obtaining concrete construction products (versions) and concrete construction product | |
| RU2563861C1 (en) | Method to produce fine granulated glass foam ceramic material | |
| CN113698157A (en) | Concrete with fire resistance | |
| RU2318772C1 (en) | Method of manufacture of wall ceramic articles, raw charge for manufacture of wall ceramic articles and filler for wall ceramic articles | |
| RU2671582C1 (en) | Method of producing heat-insulating material - foam glass and mixture for production thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110710 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180710 |