RU2452704C2

RU2452704C2 - Method to produce semi-finished product for manufacturing of building material

Info

Publication number: RU2452704C2
Application number: RU2010128772/03A
Authority: RU
Inventors: Борис Васильевич Писарев (RU); Борис Васильевич Писарев; Николай Александрович Меркин (RU); Николай Александрович Меркин; Магомедрасул Газидибирович Магомедов (RU); Магомедрасул Газидибирович Магомедов
Original assignee: Борис Васильевич Писарев
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-06-10
Also published as: RU2010128772A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: in the method to produce a semi-finished product for making a building material including production of a charge by mixing of a silica-containing component, an alkaline component and water to produce a suspension, its drying to produce a semi-finished product and thermal treatment, the charge additionally contains blown sand and a nepheline-containing component at the following ratio of components, wt %: alkaline component in terms of hydroxide 2.0-40.0, nepheline-containing component 0.9-10.0, blown sand 49.0-96.0, silica-containing component - balance, and drying is carried out by spraying the suspension to produce a loose semi-finished product with moisture of not more than 9 wt %. The invention is developed in subclaims of the invention formula.

EFFECT: improved operational characteristics of a building material.

10 cl, 12 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области строительной индустрии, а именно, к способу получения строительного материала.The invention relates to the field of construction industry, namely, to a method for producing building material.

Известен способ получения строительного материала, заключающийся 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 obtaining a building 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 non-uniform porosity, high water absorption and an unsatisfactory combination of material characteristics - density, compressive strength and thermal conductivity.

Известен способ получения 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 obtaining a building material, which consists in mixing a silica-containing component, an alkaline component and water, laying the mixture into molds and heat treating it by pre-heating the raw mixture at a temperature of 40-60 ° C for 30-60 minutes, followed by its 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 non-uniform porosity, high water absorption and an unsatisfactory combination of material characteristics - density, compressive strength and thermal conductivity.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения пористого 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, формование и термическое вспучивание. Причем возможно, что после смешения компонентов осуществляют указанные выдержку, сушку, термообработку шихты, производят ее дробление до фракции менее 5 мм, дополнительно вводят до 70 мас.% заполнителя - кварцевого, барханного песка, укладывают в формы или на полотно конвейера или гранулируют и производят обжиг (по патенту RU 2333176, опубл. 10.09.2010).Closest to the claimed invention is a method of obtaining a porous building material, including drying a silica-containing component - siliceous rock, 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 until complete removal of physical and partially chemical water while maintaining idroksilnyh groups AL and Fe, crushing the mixture after drying to a fraction less than 1 mm, and heat treatment is repeated to remove residual physically and chemically bound water, forming and thermally bloating. Moreover, it is possible that after mixing the components, the indicated exposure, drying, heat treatment of the charge is carried out, it is crushed to a fraction of less than 5 mm, an additional 70% by weight of aggregate — quartz, sand dune, is additionally introduced, placed in molds or on a conveyor belt, or granulated and produced firing (according to patent RU 2333176, publ. 09/10/2010).

Недостатком этого способа являются невысокие эксплуатационные характеристики материала, а также нестабильность получаемых характеристик материала.The disadvantage of this method is the low operational characteristics of the material, as well as the instability of the obtained characteristics of the material.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик строительного материала.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the building material.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения полуфабриката для изготовления строительного материала, включающем получение шихты смешением кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды с получением суспензии, ее сушку с получением полуфабриката и термообработку, шихта дополнительно содержит измельченный до барханный песок и нефелинсодержащий компонент при следующем соотношении компонентов, мас.%: щелочной компонент в пересчете на гидроксид 2,0-40,0, нефелинсодержащий компонент 0,5-10,0, барханный песок 49,0-96,0, кремнеземсодержащий компонент остальное, а 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 material, including the preparation of a mixture by mixing a silica-containing component, an alkaline component and water to obtain a suspension, drying it to obtain a semi-finished product and heat treatment, the mixture additionally contains crushed sand and nepheline-containing component in the following ratio of components, wt.%: alkaline component in terms of hydroxide 2.0-40.0, nepheline-containing component 0.5-10.0, sand dune 49.0-96.0, cre the mnemic component contains the rest, and drying is carried out by spraying the suspension to obtain a loose 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. Перечисление не является исключающим, можно использовать различные щелочные отходы производств, например сульфида натрия, капролактама, глинозема, кислорода, щелочные растворы, используемые для очистки металлических отливок от шлака, пригара и окалины. Предпочтительно использование гидроксида щелочного металла, например натрия.Moreover, as a silica-containing component, natural and / or technogenic siliceous raw materials are used. As the alkaline component, hydroxide or silicate, or alkali metal carbonate, or a mixture thereof, is used. The listing is not exclusive, you can use various alkaline industrial wastes, such as sodium sulfide, caprolactam, alumina, oxygen, alkaline solutions used to clean metal castings from slag, burn and scale. The use of an alkali metal hydroxide, for example sodium, is preferred.

В качестве нефелинсодержащего компонента используют измельченную нефелиновую руду, как хвосты обогащения, так и кондиционный нефелиновый концентрат. Например, нефелиновый концентрат - отход, образующийся при обогащении апатит-нефелиновой руды, содержащий, мас.%: нефелин - до 84, полевой шпат - до 12, эгирин - до 4, гидрослюду - до 3, а также другие примеси. Барханный песок имеет примерно следующий (средний) состав, мас.%: SiO₂ 45,0-63,0, AI₂O₃ 6,5-9,8, Fe₂O₃ 1,5-2,9, CaO 10,5-15,1, MgO 1,2-2,1, Na₂O 1,4-1,8, SO₃ 1,5-2,0, K₂O 1,2-2,1, P₂O₃ 1,1-1,4, потери при прокаливании - остальное. Содержание воды в суспензии составляет 40-90 мас.%. Сушку суспензии осуществляют в потоке газообразного теплоносителя, прямом или вихревом. Возможно использование любых существующих методов сушки диспергируемого материала в потоке газообразного носителя - распылительные методы с дисковым распылом или через форсунку пневматическим способом (сжатым воздухом), или с использованием вихревых методов диспергации и сушки. Сыпучий полуфабрикат предварительно подвергают прокаливанию при температуре, которая примерно на 150°С меньше температуры при термообработке. 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. 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. Возможно при содержании щелочного компонента 22% верхний предел температуры сушки составляет 450-550°С. Температура сушки определяется температурой термообработки и должна быть ниже последней не менее чем на 150°С.As a nepheline-containing component, crushed nepheline ore is used, both tailings and conditioned nepheline concentrate. For example, nepheline concentrate - waste generated during the processing of apatite-nepheline ore, containing, wt.%: Nepheline - up to 84, feldspar - up to 12, aegirine - up to 4, hydromica - up to 3, as well as other impurities. Sand dune has approximately the following (average) composition, wt.%: SiO ₂ 45.0-63.0, AI ₂ O ₃ 6.5-9.8, Fe ₂ O ₃ 1.5-2.9, CaO 10 5-15.1, MgO 1.2-2.1, Na ₂ O 1.4-1.8, SO ₃ 1.5-2.0, K ₂ O 1.2-2.1, P ₂ O ₃ 1.1-1.4, loss on ignition - the rest. The water content in the suspension is 40-90 wt.%. The suspension is dried in a gaseous coolant stream, direct or vortex. It is possible to use any existing methods of drying dispersible material in a gaseous carrier stream - spraying methods with a disk spray or through a nozzle pneumatically (compressed air), or using vortex methods of dispersion and drying. The bulk semi-finished product is preliminarily calcined at a temperature that is approximately 150 ° C lower than the temperature during heat treatment. The sprayed suspension can be fed in any direction - from the bottom, top, side, at any angle. According to 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. The upper temperature limit of drying is determined by the initial composition of the suspension and mainly depends on the content of the alkaline component in the suspension - the lower its content, the higher the drying temperature. Perhaps when the content of the alkaline component of 22%, the upper limit of the drying temperature is 450-550 ° C. The drying temperature is determined by the temperature of the heat treatment and should be lower than the latter by at least 150 ° 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, их гранулометрическим составом, видом диспергации, температурой теплоносителя. Средний размер частиц сыпучего полуфабриката зависит от требований к конечной продукции и принятыми методами диспергации и сушки и находится в диапазоне значений до 5 мм, преимущественно 50-300 мкм.The characteristics of the resulting semi-finished product and, primarily, 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, their particle size distribution, type of dispersion, and coolant temperature. The average particle size of the bulk semi-finished product depends on the requirements for the final product and the accepted methods of dispersion and drying and is in the range of values up to 5 mm, mainly 50-300 microns.

Также возможно, что термообработку гранул проводят в разделяющей среде в количестве до 30 мас.%, преимущественно в порошке кремнеземсодержащего компонента, каолина, кварцевого песка, цемента или смесей из них. Осуществляют термообработку в виде массива в формах, задающих пространственную конфигурацию и габариты материалу. Осуществляют термообработку в виде массива бесформовым методом, преимущественно на конвейере. При осуществлении термообработки поверхности, контактирующие с материалом, используют выполненные из антиадгезионного состава или защищенные антиадгезионным покрытием, или обработанные антиадгезионным веществом, преимущественно порошком кремнеземсодержащего компонента, каолина, кварцевого песка, цемента или их смесью в сухом виде или на жидкой связке, преимущественно водной или углеводородной.It is also possible that the heat treatment of the granules is carried out in a separating medium in an amount of up to 30 wt.%, Mainly in the powder of a silica-containing component, kaolin, silica sand, cement or mixtures thereof. Carry out heat treatment in the form of an array in the forms that specify the spatial configuration and dimensions of the material. Carry out heat treatment in the form of an array by the formless method, mainly on the conveyor. When performing heat treatment, the surfaces in contact with the material are made of a release compound or 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 .

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.

Кремнеземсодержащий компонент, а также барханный песок, нефелинсодержащий компонент приводят в дисперсное состояние со средним размером частиц, находящимся, преимущественно, в диапазоне значений до 300 мкм. Например, удельная поверхность может составлять 2000-3500 см²/г. Целесообразно проводить совместное измельчение, что способствует равномерному распределению исходных компонентов по объему смеси. 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 измельчаемого материала и принятой схемы переработки. Во влажном состоянии измельчение можно проводить как до, так и после введения всех компонентов суспензии. Влажное измельчение позволяет использовать материал естественной влажности и исключить необходимость предварительной 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, as well as sand dune, nepheline-containing component are dispersed with an average particle size, mainly in the range of values up to 300 microns. For example, the specific surface area may be 2000-3500 cm ² / g. It is advisable to carry out joint grinding, which contributes to a uniform distribution of the starting components in the volume of the mixture. 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 material being ground and the adopted 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 natural moisture material 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.

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 из условия, с одной стороны, чтобы суспензия диспергировалась принятым методом до нужного размера, с другой, чтобы минимизировать количество испаряемой воды при сушке в потоке газообразного теплоносителя. С целью регулирования 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 from the condition, on the one hand, so that the suspension is dispersed by the accepted method to the desired size, on the other hand, to minimize the amount of evaporated water during drying in a gaseous coolant stream. In order to control 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.

Компоненты суспензии дозируют. Полученную суспензию доводят до гомогенного состояния, поддерживая его при необходимости до полного ее использования.The components of the suspension are dosed. The resulting suspension is brought to a homogeneous state, maintaining it, if necessary, to its full use.

Полученную суспензию подвергают сушке в потоке газообразного теплоносителя с получением сыпучего полуфабриката. Сырцовые гранулы могут формироваться в свой конечный вид в процессе высыхания частиц распыляемой суспензии в потоке газообразного теплоносителя. Обычно сырцовые гранулы имеют неправильную округлую форму. В том случае, если размер этих сырцовых гранул не удовлетворяет требованиям, их подвергают формованию гранулированием. Это может относиться к гранулам со средним размером до 500 мкм. Гранулирование сыпучего полуфабриката осуществляют одним из существующих способов, например, с помощью тарельчатого, барабанного, лопастного гранулятора, методом экструзии или таблетирования. Целесообразно применять способы, основанные на методе окатывания, как наиболее эффективные в данном случае. Результатом гранулирования являются сырцовые гранулы увеличенного размера, которые подвергаются дальнейшей обработке.The resulting suspension is subjected to drying in a stream of gaseous coolant to obtain a loose semi-finished product. Raw granules can form in their final form during the drying process of the particles of the sprayed suspension in the flow of gaseous coolant. Raw granules are usually irregularly rounded. In the event that the size of these raw granules does not meet the requirements, they are subjected to molding by granulation. This may apply to granules with an average size of up to 500 microns. Granulation of the bulk semi-finished product is carried out by one of the existing methods, for example, using a disk, drum, paddle granulator, by extrusion or tabletting. It is advisable to apply methods based on the method of rolling, as the most effective in this case. The granulation results in oversized raw granules that are further processed.

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; a 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%. 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.Upon receipt of the porous material, the content of the alkaline component is usually in the range from 10-12% to 40%. 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 disk, drum, blade 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/см, 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 pressing. If preliminarily calcined loose semi-finished product is granulated or pressed, liquid glass is recommended as a binder, possibly with a density of up to 1.45 g / cm, 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 granular billets and the mass 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.% Alkaline component in the initial suspension, the temperature is 300-450 ° C, with a decrease in its content for each percent up to 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. Потери массы при кипячении и собственные деформации (набухание и усадка) гранул отсутствуют.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. 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 50 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 weight of 450 kg / m ³ have a strength of 50 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 не пористого либо с невысокой пористостью содержание щелочного компонента составляет от 1% до 10-12%.Upon receipt of a structural or finishing building material not 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 2700 кг/м³(водопоглощение до 0, прочность на сжатие до 4000 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 2700 kg / m ³ (water absorption up to 0, compressive strength up to 4000 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 200 kg / m ³ .

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 быть использован 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 installations, 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 используют трепел, нефелинсодержащего компонента - нефелиновый концентрат, щелочного компонента - водный раствор гидроксида натрия 43%-ный. Воду используют водопроводную.As a silica-containing component, tripoli is used, a nepheline-containing component is a nepheline concentrate, an alkaline component is an aqueous solution of sodium hydroxide 43%. Water is used tap water.

Для приготовления суспензии взято в сухом эквиваленте 37 мас.% трепела, 37 мас.% барханного песка, 4 мас.% нефелинового концентрата и 24 мас.% едкого натра - гидроксида натрия. Вода использована в количестве 58 мас.% при 43 мас.% указанных выше компонентов. В расчет количества воды включается вода, входящая в раствор едкого натра, а также вода, составляющая естественную (карьерную) влажность используемых трепела, нефелинового концентрата и барханного песка. Указанную исходную смесь с помощью кавитационного диспергатора-гомогенизатора обработали в течение 15 минут с получением гомогенной щелочно-силикатной суспензии со средним размером частиц 90 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 сырцовый гранулят влажностью 4,9% и средним размером 125 мкм. Часть сырцового гранулята была подвергнута гранулированию на тарельчатом грануляторе с водой в качестве связующего в количестве 16% от массы исходного сырцового гранулята. В результате были получены сырцовые заготовки в виде гранул размером в диапазоне 0,55-10 мм, в т.ч. 0,55-1,1 мм - 27 мас.%, 1,1-2,2 мм - 32 мас.%, 2,2-4,5 мм - 37 мас.%, 4,5-10,0 мм - 4 мас.%. Сырцовые заготовки в цеховых условиях при температуре 20-22°С оставались в течение 15 часов. Затем их подвергали вспучиванию обжигом (термообработкой). Перед обжигом к сырцовым гранулам добавляли 10% от массы гранул порошкообразного каолина, выполняющего роль разделяющей среды при вспучивании. Термообработка гранул проводилась в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны. Температура вспучивания 630-650°С в зависимости от крупности гранул. В результате получен пористый строительный материал в виде гранул со следующими характеристиками:To prepare the suspension, 37 wt.% Tripoli, 37 wt.% Sand dune, 4 wt.% Nepheline concentrate and 24 wt.% Caustic soda — sodium hydroxide — were taken in dry equivalent. Water was used in an amount of 58 wt.% At 43 wt.% Of the above components. The calculation of the amount of water includes water included in the solution of caustic soda, as well as water that makes up the natural (career) humidity of tripoli, nepheline concentrate and sand dune used. 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 90 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. As a result, raw granulate was obtained with a moisture content of 4.9% and an average size of 125 μm. Part of the raw granulate was subjected to granulation on a plate granulator with water as a binder in an amount of 16% by weight of the original raw granulate. 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 - 27 wt.%, 1.1-2.2 mm - 32 wt.%, 2.2-4.5 mm - 37 wt.%, 4.5-10.0 mm - 4 wt.%. Raw billets in workshop conditions at a temperature of 20-22 ° C remained for 15 hours. Then they were subjected to expansion by firing (heat treatment). Before firing, 10% of the mass of granules of powdered kaolin, which acts as a separating medium during expansion, was added to raw granules. The heat treatment of the granules was carried out in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone. The expansion temperature is 630-650 ° C, depending on the size of the granules. The result is a porous building material in the form of granules with the following characteristics:

товарные фракции гранул, ммcommodity fractions of granules, mm насыпной вес, кг/м³ bulk weight, kg / m ³ прочность при сдавливании в цилиндре, кгс/см² compressive strength in the cylinder, kgf / cm ² 1-21-2 180180 18eighteen 2-42-4 160160 14fourteen 4-84-8 130130 1010 8-168-16 9595 99

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 сырцового гранулята, полученного по примеру 1 посредством распылительной сушки, были отсеяны гранулы размером 0,07-0,55 мм, которые смешали с 12% 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 raw granulate obtained according to Example 1 by spray drying, granules 0.07-0.55 mm in size were screened, mixed with 12% powder kaolin by weight of the granules and expanded at a temperature of 630 ° C. The result was a porous microgranular material with the following characteristics:

товарные фракции гранул, ммcommodity fractions of granules, mm насыпной вес, кг/м³ bulk weight, kg / m ³ прочность при сдавливании в цилиндре, кгс/см² compressive strength in the cylinder, kgf / cm ² 0,12-0,220.12-0.22 430430 2828 0,22-0,350.22-0.35 370370 2828 0,35-0,550.35-0.55 310310 2626 0,55-1,00.55-1.0 250250 2121

Пример 3.Example 3

Часть оставшегося сырцового 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 обжиг. 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 150 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,045 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 14,5 кгс/см². Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.A portion of the remaining raw 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 firing was performed. 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 150 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.045 W / (m · ° C), the compressive strength was 14.5 kgf / cm ² . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.

Пример 4.Example 4

Часть оставшегося сырцового гранулята, полученного по примеру 1 распылительной сушкой, подвергли прессованию с усилием 9 кгс/см с получением сырцовых заготовок в виде массива размером 100×100×7,5 мм и плотностью 1780 кг/м³. 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 обжиг. 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 145 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,042 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 13 кгс/см². Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.A portion of the remaining raw granulate obtained by spray drying of Example 1 was pressed with a force of 9 kgf / cm to obtain raw billets in the form of an array of 100 × 100 × 7.5 mm in size and a density of 1780 kg / m ³ . 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 form, closed with a metal lid, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 730 ° C, at which they were fired. 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 145 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.042 W / (m · ° C), the compressive strength was 13 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 обжигом. 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 155 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,044 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 12 кгс/см². Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.A portion of the remaining formed granules of the 0.5-10 mm fraction obtained by granulation in 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 firing was fired. 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 density of the material was 155 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.044 W / (m · ° C), and the compressive strength was 12 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 сырцового гранулята, 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 обжигом. 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 200 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,049 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 18 кгс/см². Полученный строительный материал относится к конструкционно-теплоизоляционным строительным материалам.Part of the remaining formed granules of the 0.5-10 mm fraction and part of the remaining raw granules 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 firing. 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 200 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.049 W / (m · ° C), the compressive strength was 18 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 1800 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 обжигом. 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 145 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,042 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 12 кгс/см².Part 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 1800 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 heated to a temperature of 730 ° C, according to a specific schedule, at which firing was fired. 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 145 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.042 W / (m · ° C), the compressive strength was 12 kgf / cm ² .

Пример 8.Example 8

Часть оставшихся сформованных гранул фракции 0,5-10 мм и часть оставшегося сырцового гранулята, 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 1800 кг/м³. Прессование проводилось на водной связке в количестве 15% от массы гранул. Полученный сырцовый массив подвергли сушке в естественных условиях при температуре 20°С в течение суток, затем положили в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и по определенному графику нагрели до температуры 735°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 145 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,044 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 12 кгс/см².Part of the remaining molded granules of a fraction of 0.5-10 mm and part of the remaining raw granules 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 1800 kg / m ³ . Pressing was carried out on a water binder in an amount of 15% by weight of the granules. The resulting raw mass was dried under natural conditions at a temperature of 20 ° 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 735 ° 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 145 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.044 W / (m · ° C), the compressive strength was 12 kgf / cm ² .

Пример 9.Example 9

Часть оставшегося сырцового гранулята, полученного по примеру 1 распылительной сушкой, была подвергнута прокаливанию во вращающейся трубчатой печи при температуре 500°С. Прокаленный сырцовый гранулят был подвергнут гранулированию в лопастном грануляторе с жидким стеклом плотностью 1,25 в качестве связующего в количестве 20 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 - 14 мас.%, 1,1-2,2 мм - 35% мас, 2,2-4,5 мм - 51 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 обжигом. Перед обжигом к сырцовым гранулам добавлялось 10 мас.% порошкообразного каолина, выполнящего роль разделяющей среды при вспучивании. Обжиг гранул проводили в трубчатой вращающейся печи с электрическим нагревом горячей зоны. Температура вспучивания составила 650-685°С в зависимости от крупности гранул. В результате был получен пористый строительный материал в виде гранул со следующими характеристиками:A portion of the remaining raw granulate obtained in Example 1 by spray drying was calcined in a rotary tube furnace at a temperature of 500 ° C. The calcined raw granulate was granulated in a paddle granulator with liquid glass with a density of 1.25 as a binder in an amount of 20 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 - 14 wt.%, 1.1-2.2 mm - 35% wt., 2.2-4.5 mm - 51 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 expanded by firing. Before firing, 10 wt.% Of powdered kaolin, which acts as a separating medium during expansion, was added to the raw granules. The pellets were fired in a tubular rotary kiln with electric heating of the hot zone. The expansion temperature was 650-685 ° C, depending on the size of the granules. The result was a porous building material in the form of granules with the following characteristics:

товарные фракции гранул, ммcommodity fractions of granules, mm насыпной вес, кг/м³ bulk weight, kg / m ³ прочность при сдавливании в цилиндре, кгс/см² compressive strength in the cylinder, kgf / cm ² 1-21-2 210210 18eighteen 2-42-4 160160 14fourteen 4-84-8 100one hundred 77

Пример 10.Example 10

Часть оставшегося прокаленного сырцового гранулята, 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 160 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,045 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 14 кгс/см². Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.A portion of the remaining calcined raw granulate 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 160 kg / m ³ , the coefficient of thermal conductivity was 0.045 W / (m · ° C), the compressive strength was 14 kgf / cm ² . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.

Пример 11.Example 11

Часть оставшихся прокаленных сырцовых гранул, полученных по примеру 9, подвергли прессованию с усилием 10 кгс/см с получением сырцовых заготовок в виде массива размером 100×100×7,5 мм и плотностью 1850 кг/м³. Прессование проводилось на жидком стекле плотностью 1,38 г/см³ в количестве 15% от массы сырцового гранулята. Перед прессованием в прокаленный сырцовый гранулят добавили 3 мас.% зеленого минерального пигмента и смесь перемешали 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 740°С, при которой произвели обжиг. Форму предварительно смазали порошком трепела на углеводородной связке. Вспученную массу постепенно охлаждали до температуры окружающей среды. Полученный строительный материал в виде блока размером 200×200×80 мм после извлечения из формы разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Плотность материала составила 150 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,045 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 14 кгс/см². Полученный пористый строительный материал имел зеленый окрас. Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Part of the remaining calcined raw granules obtained according to example 9, was pressed with a force of 10 kgf / cm to obtain raw billets in the form of an array of size 100 × 100 × 7.5 mm and a density of 1850 kg / m ³ . Pressing was carried out on liquid glass with a density of 1.38 g / cm ³ in an amount of 15% by weight of raw granulate. Before pressing, 3 wt.% Green mineral pigment was added to the calcined raw granulate 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 740 ° C, at which they were fired. The mold was pre-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 after being removed from the mold is 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 0.045 W / (m · ° C), the compressive strength was 14 kgf / cm ² . The resulting porous building material was green. The resulting building material refers to heat-insulating building materials.

Пример 12.Example 12

Четыре сырцовых массива, полученных по примеру 4 подвергли термообработке в муфельной мечи в течение 60 минут при температуре 500°С. Затем поместили их в один слой в прямоугольную металлическую форму, закрыли металлической крышкой, поместили в муфельную печь и нагрели до температуры 750°С, при которой произвели вспучивание обжигом. 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 140 кг/м³, коэффициент теплопроводности - 0,042 Вт/(м·°С), прочность на сжатие - 10 кгс/см². Полученный строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам.Four raw array obtained in example 4 was subjected to heat treatment in a muffle sword for 60 minutes at a temperature of 500 ° 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 750 ° C, at which swelling was fired. 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 140 kg / m ³ , the thermal conductivity coefficient was 0.042 W / (m · ° C), and the compressive strength was 10 kgf / cm ² . The resulting building material relates to heat-insulating building materials.

Claims

1. A method of obtaining a semi-finished product for the manufacture of building material, including obtaining a mixture by mixing a silica-containing component, an alkaline component and water to obtain a suspension, drying it to obtain a semi-finished product and heat treatment, characterized in that the mixture further comprises sand dune and nepheline-containing component in the following ratio of components, wt.%:
alkaline component in terms of hydroxide 2.0-40.0 nepheline component 0.9-10.0 sand dune 49.0-96.0 silica component rest,

and drying is carried out by spraying the suspension to obtain a loose semi-finished product with a moisture content of not more than 9 wt.%.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a silica-containing component using natural and / or technogenic siliceous raw materials.

3. The method according to claim 1, characterized in that sodium hydroxide is used as the alkaline component.

4. The method according to claim 1, characterized in that the water content in the suspension is 40-90 wt.%.

5. The method according to claim 1, characterized in that the suspension is dried in a stream of gaseous coolant.

6. The method according to claim 1, characterized in that it further carry out the molding of a bulk semi-finished product with obtaining on its basis raw billets in the form of granules or an array.

7. The method according to claim 1, characterized in that the calcination of bulk semi-finished product or raw billets based on it.

8. The method according to claim 1, characterized in that the expansion is carried out by heat treatment of a bulk semi-finished product and / or raw billets based on it to produce a porous bulk, heat-insulating or structural-heat-insulating building material.

9. The method according to claim 1, characterized in that the sintering is carried out by heat treatment of bulk semi-finished product and / or raw billets based on it to obtain a structural or finishing building material.

10. The method according to claim 1, characterized in that the preparation of the binder is carried out by mixing a loose prefabricated product with calcined additives, mainly with cement or lime.