Предложение относится к области производства сыпучего и монтажных теплоизоляционных материалов из природного вермикулита путем диэлектрического нагрева.The proposal relates to the production of bulk and mounting heat-insulating materials from natural vermiculite by dielectric heating.
Вермикулит относится к гидрослюдам химический состав, %: SiO2 - 37-42; Al2O3 - 10-13; Fe2O3 - 5-17; FeO - 1-3; MgO - 14-23; H2O - 8-20.Vermiculite refers to hydromica chemical composition,%: SiO 2 - 37-42; Al 2 O 3 - 10-13; Fe 2 O 3 - 5-17; FeO - 1-3; MgO - 14-23; H 2 O - 8-20.
Вермикулит имеет характерное для слюд слоистое строение, он состоит из гексагональных пластинок, образующих силикатные слои. В пространстве между слоями (пакетами) расположены молекулы воды. Способность вермикулита вспучиваться связывают с выделением химически связанной воды при нагревании (А.Я.Ахтямов и др. «Обжиг вермикулита». Изд. Лит. по строительству, Н. 1972).Vermiculite has a layered structure characteristic of mica; it consists of hexagonal plates forming silicate layers. In the space between the layers (packets) are water molecules. The ability of vermiculite to swell is associated with the release of chemically bound water when heated (A.Ya. Akhtyamov et al. “Firing of vermiculite.” Ed. Literature on construction, N. 1972).
Известно также, что дегидратация вермикулита протекает в 4 последовательных этапа (ступени), при этом структура каркаса в целом сохраняется, но изменяется количество воды в межслоевом пространстве и расстояние между силикатными слоями в следующей последовательности: 14,4-13,8-11,6-9,90-9,2А0.It is also known that dehydration of vermiculite proceeds in 4 consecutive stages (steps), while the structure of the carcass as a whole is preserved, but the amount of water in the interlayer space and the distance between the silicate layers change in the following sequence: 14.4-13.8-11.6 -9.9 0 -9.2A 0 .
В связи с тем, что при дегидратации сохраняется основной структурный мотив, различия в спектрах поглощения (ИКС) вермикулита, обожженного при разных температурах, находятся в области валентных и деформационных колебаний групп ОН и частота поглощения находится в интервале 3400-2900 см-1. Высокочастотная электромагнитная обработка диэлектриков применяется в промышленных условиях в производстве пластмасс, керамики, металлических сплавов и др.Due to the fact that the main structural motive is retained during dehydration, differences in the absorption spectra (IR) of vermiculite annealed at different temperatures are in the region of stretching and deformation vibrations of OH groups and the absorption frequency is in the range of 3400-2900 cm -1 . High-frequency electromagnetic processing of dielectrics is used in industrial conditions in the production of plastics, ceramics, metal alloys, etc.
Известно явление резонанса при внешнем воздействии на кристаллическую структуру (колебательную систему), который наступает при совпадении частот колебаний структуры (или ее части) и внешнего контура, при этом амплитуда вынужденных колебаний достигает максимума и возможно разрушение кристалла (в том числе локальное) или удаление атомов или групп атомов из структуры при минимальных затратах энергии.The phenomenon of resonance is known when exerting an external influence on the crystalline structure (vibrational system), which occurs when the vibration frequencies of the structure (or part thereof) coincide with the external contour, while the amplitude of the forced oscillations reaches a maximum and destruction of the crystal (including local) or the removal of atoms is possible or groups of atoms from the structure with minimal energy consumption.
Целью изобретения является увеличение объема (вспучивание) вермикулита путем его обработки внешним электромагнитным полем. При этом необходимо удалить химически связанную (межслоевую) воду. Поэтому резонатором являются группы OH-1 в кристаллической структуре вермикулита.The aim of the invention is to increase the volume (expansion) of vermiculite by processing it with an external electromagnetic field. In this case, it is necessary to remove chemically bound (interlayer) water. Therefore, the resonator groups are OH -1 in the crystal structure of vermiculite.
В земной коре встречается значительное количество гидрослюд, в зависимости от характера изоморфных замещений, степени гидратации и других факторов, поэтому резонансные частоты следует определять опытным путем для каждого типа гидратированной слюды, однако по данным ИКС они должны находиться в интервале частот 3400-2900 см-1.A significant amount of hydromica is found in the earth's crust, depending on the nature of isomorphic substitutions, the degree of hydration, and other factors; therefore, resonance frequencies should be determined empirically for each type of hydrated mica, however, according to ICS, they should be in the frequency range 3400-2900 cm -1 .
Поставленная цель - дегидратация (вспучивание) вермикулита и других гидрослюд и производство вспученного вермикулита и теплоизоляционных материалов на его основе, достигается тем, что по спектрам ИКС вермикулита определяется частота валентных и деформационных колебаний групп ОН в кристаллической структуре гидрослюды и далее с помощью генераторов различных систем производится электромагнитная обработка полем резонансной частоты, которая обеспечивает вспучивание.The goal - dehydration (swelling) of vermiculite and other hydromicas and the production of expanded vermiculite and heat-insulating materials based on it, is achieved by the fact that the frequency of stretching and deformation vibrations of OH groups in the crystal structure of hydromica and using generators of various systems is determined by the IR spectra of vermiculite electromagnetic field treatment of the resonant frequency, which provides expansion.
В лабораторных условиях проведено вспучивание вермикулитового концентрата Ковдорского месторождения марки КВК-4. Резонансная частота, определенная по спектрам ИКС, составила 2900 см-1. Обработка проведена в лабораторном индукторе в течение 5 с. Получен вспученный вермикулит с насыпной плотностью 210 кг/м3 (марка 200). Коэффициент вспучивания изменялся в пределах от 7 до 12.In laboratory conditions, swelling of vermiculite concentrate of the Kovdorsky field of the KVK-4 brand was carried out. The resonant frequency, determined by the spectra of the IRS, amounted to 2900 cm -1 . Processing was carried out in a laboratory inductor for 5 s. Received expanded vermiculite with a bulk density of 210 kg / m 3 (grade 200). The expansion coefficient ranged from 7 to 12.