RU2657577C1 - Способ получения вспененного теплоизоляционного материала - Google Patents
Способ получения вспененного теплоизоляционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657577C1 RU2657577C1 RU2017121976A RU2017121976A RU2657577C1 RU 2657577 C1 RU2657577 C1 RU 2657577C1 RU 2017121976 A RU2017121976 A RU 2017121976A RU 2017121976 A RU2017121976 A RU 2017121976A RU 2657577 C1 RU2657577 C1 RU 2657577C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- siliceous rock
- granules
- sodium
- amorphous siliceous
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 75
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 42
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 36
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 34
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 52
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 16
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 11
- 238000010410 dusting Methods 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 4
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 19
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 15
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 10
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005356 container glass Substances 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 4
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006063 cullet Substances 0.000 description 3
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 calcium cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000556204 Huso dauricus Species 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical group [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- HWCKGEANJJNHGQ-UHFFFAOYSA-N calcium magnesium sodium silicate Chemical compound [Si]([O-])([O-])([O-])[O-].[Mg+2].[Ca+2].[Na+] HWCKGEANJJNHGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019351 sodium silicates Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000005335 volcanic glass Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/08—Other methods of shaping glass by foaming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
- C03C11/007—Foam glass, e.g. obtained by incorporating a blowing agent and heating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов с жесткой структурой. При приготовлении шихты сначала синтезируют первичный гидросиликат натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении сухого гидроксида натрия с частью аморфной кремнеземистой породы и горячей водой, обеспечивающем образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 33-38 мас. %. В полученный гидросиликат натрия добавляют часть аморфной кремнеземистой породы и прокаленную доломитовую муку. Шихту гранулируют, опудривают гранулы в аморфной кремнеземистой породе, загружают гранулы в формы с замкнутым объемом и вспенивают при температуре 750-780°С в течение 20-40 мин. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов с жесткой структурой, обладающих низкими значениями плотности и теплопроводности.
Из известных в настоящее время теплоизоляционных материалов, обладающих жесткой структурой и высокими строительно-техническими свойствами, наиболее эффективным является пеностекло.
Известен способ получения пеностекла, включающий варку стекла и его измельчение в шаровой мельнице, смешение с газообразователем и термообработку в печи вспенивания (а.с. №393227, С03С 11/00, БИ №33, 1973 г.).
Недостатком известного способа является необходимость варки стекла при температуре 1450°С, тонкого помола шихты и ее вспенивания при температуре выше 800°С. В ряде известных составов шихт предлагается исключить варку стекла, как весьма энергоемкую технологическую стадию, и использовать в составе шихт стеклобой.
Известен способ получения пеностекла (а.с. №1073199, С03С 11/00, БИ №6, 1984 г.), в котором шихта не содержит ни специально сваренного стекла, ни стеклобоя, а поставленная задача изобретения решается за счет использования шихты, содержащей осадочную кремнеземистую породу, гидроксид натрия, газообразователи и перлитовую породу.
Основным недостатком этого способа является необходимость тонкого помола трудноразмалываемой перлитовой породы (вулканического стекла) в среде мягкой кремнеземистой породы (диатомит, трепел, опока), что снижает эффективность помола перлитовой породы, увеличивает его длительность и расход энергии на измельчение шихты.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения вспененного теплоизоляционного материала (RU №260539, С03С 11/00, С03В 19/08, опубл. 10.01.2017 г., бюл. №1), в котором синтезируют первичный гидросиликат натрия с силикатным модулем 2,1-2,2 при смешении сухого гидроксида натрия с частью аморфной кремнеземистой породы и горячей воды, обеспечивающем образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 37,5% (мас.), перемешивают полученный гидросиликат натрия с остальной аморфной кремнеземистой породой, осуществляют грануляцию шихты и опудривание гранул алюмосиликатным компонентом, после чего загружают гранулы в формы с замкнутым объемом и вспенивают при температуре 750-780°С в течение 20-40 мин и охлаждают изделия при отжиге.
Недостатком наиболее близкого аналога является недостаточная водостойкость полученного вспененного теплоизоляционного материала, поскольку алюмосиликатный компонент концентрируется в поверхностном слое гранул, а внутренняя часть гранул содержит вспененное и неводостойкое натрийсиликатное стекло, из которого формируются межпоровые перегородки. Такое стекло не содержит стабилизирующих катионов (Са2+, Mg2+, Fe3+, Al3+) и будет растворяться в воде с образованием гидросиликата натрия.
Задачей патентуемого решения является устранение указанных недостатков, осуществление способа, обеспечивающего синтез стекла с химическим составом, близким к составу тарного стекла, обеспечивающего синтез гидросиликатов натрия за время перемешивания кремнеземистой породы, сухого гидроксида натрия и воды в течение 5-7 мин и получение водостойкого теплоизоляционного материала при температуре вспенивания в интервале 750-780°С.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение водостойкости вспененного теплоизоляционного материала.
Заявленный технический результат достигается за счет осуществления патентуемого способа получения вспененного теплоизоляционного материала, включающего приготовление шихты путем синтеза первичного гидросиликата натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении сухого гидроксида натрия с частью аморфной кремнеземистой породы и горячей водой, обеспечивающем образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 33-38 мас. %, добавки в полученный гидросиликат натрия части аморфной кремнеземистой породы и доломитовой муки с последующим перемешиванием, грануляцию полученной шихты, опудривание гранул, загрузку гранул в формы с замкнутым объемом, вспенивание при температуре 750-780°С в течение 20-40 мин и охлаждение полученных изделий.
Синтез первичного гидросиликата натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении сухого гидроксида натрия с аморфной кремнеземистой породой и горячей водой, обеспечивающем образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 33-38 мас. % при приготовлении шихты, приводит к наиболее полному растворению аморфной кремнеземистой породы в водном 33-38 мас. % растворе гидроксида натрия, что обеспечивает синтез гидросиликата натрия с модулем 2,7-3,3, способного при температурах выше 600°С встраивать в состав силиката натрия катионы Са2+ и Mg2+, обеспечивающие получение стекла с повышенной водостойкостью, близкого по химическому составу к составу тарного стекла.
Синтезированные гидросиликаты натрия с соотношением (силикатным модулем) SiO2/Na2O 2,7-3,3 обладают слоистой структурой с кремнекислородным мотивом [Si4O10]4-, могут связываться между собой катионами Са2+, Mg2+, Fe3+, Al3+ и образовывать гидросиликаты натрия с повышенным содержанием кристаллизационной воды, лучшей поризационной способностью, а после дегидратации образовывать силикаты натрия с повышенной водостойкостью.
Благодаря добавлению к гидросиликату натрия аморфной кремнеземистой породы и прокаленной доломитовой муки, в состав которой входят оксиды кальция и магния CaO и MgO обеспечивается взаимодействие упомянутых оксидов CaO и MgO, со свободной водой гидросиликата натрия и превращение их в гидроксиды Ca(ОН)2 и Mg(OH)2, которые ускоряют твердение массы при ее гранулировании. Также добавление прокаленной доломитовой муки позволяет использовать теплоту гидратации оксидов кальция и магния для дополнительного нагрева смеси; расчеты показывают, что суммарное количество тепла, выделяемое при гидратации гидроксида натрия, оксидов кальция и магния позволяет нагреть 100 г смеси до 108-110°С. С помощью предварительно прокаленного доломита в состав смеси вводятся катионы Са2+ и Mg2+, а также с примесями катионы Fe3+ и Al3+, что повышает водостойкость полученного вспенивания материала.
При реализации способа доломитовую муку (CaCO3⋅MgCO3) предварительно прокаливают при температуре 920-930°С, что позволяет удалить из его состава диоксид углерода и получить оксиды кальция и магния в активном состоянии.
В частности, опудривание полученных гранул осуществляют в аморфной кремнеземистой породе, благодаря чему предотвращается слипание гранул, что способствует формированию сотоподобной структуры изделий при поризации.
В качестве аморфной кремнеземистой породы может быть использован диатомит, опока или трепел в тонкодисперсном состоянии, что приводит к образованию однородной смеси, используемой при синтезе гидросиликата натрия с модулем 2,7-3,3.
Предложенный способ получения вспененного теплоизоляционного материала осуществляют следующим образом.
Подготавливают компоненты шихты: аморфную кремнеземистую породу, гидроксид натрия, доломитовую муку и воду. Предварительно прокаливают доломитовую муку.
Осуществляют приготовление шихты в следующей последовательности. Осуществляют синтез гидросиликата натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении аморфной кремнеземистой породы, сухого гидроксида натрия и горячей воды в течение 5-10 мин. Для этого сначала смешивают сухой гидроксид натрия и аморфную кремнеземистую породу, затем в полученную смесь при интенсивном перемешивании добавляют горячую воду. При такой организации процесса смешения получается водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 33-38%, который активно взаимодействует с аморфной кремнеземистой породой с получением гидросиликата натрия с силикатным модулем 2,7-3,3. Перемешивают полученный гидросиликат натрия с аморфной кремнеземистой породой и прокаленной доломитовой мукой. Гранулируют полученную пластичную массу в шнековом грануляторе. Опудривают сформованные гранулы в аморфной кремнеземистой породой в тарельчатом грануляторе и, при необходимости, подсушивают гранулы до остаточной влажности 16-18%. Полученную гранулированную шихту загружают в расчетном количестве в металлические формы с замкнутым объемом, в которых осуществляют вспенивание шихты при нагреве до температуры 750-780°С. Время вспенивания зависит от габаритных размеров получаемых изделий и составляет 20-40 мин. Затем осуществляют отжиг полученных изделий с последующим охлаждением для снятия термических напряжений.
Пример осуществления способа в частном случае его реализации
1. В качестве исходных сырьевых материалов при приготовлении шихты использовали трепел Зикеевского месторождения (Калужская область) с содержанием SiO2 - 84,5%, и размером частиц менее 0,1 мм в количестве 50-52 мас. %, гидроксид натрия гранулированный (гранулы менее 2 мм) - 14-16 мас. %, прокаленную доломитовую муку с содержанием СаО - 58,17%, MgO - 41,82% - 4-6 мас. %, и воду - 26-28 мас. %.
2. Приготовление шихты начинали с синтеза гидросиликата натрия с силикатным модулем m=2,7-3,3 путем смешения сухого гидроксида натрия в указанном количестве, 40,0-41,6 мас. % аморфной кремнеземистой породы, что составляет 80% от общего количества всей аморфной кременземистой породы в шихте (50-52 мас. %), и горячей воды температурой 80-85°С в указанном количестве. В данном случае концентрация водного раствора гидроксида натрия может составлять 33-38 мас. %, в котором интенсивно растворялась кремнеземистая порода, а их смесь разогревалась до температуры выше 100°С (кипение). После перемешивания горячей смеси в течение 10 мин получали гидросиликат натрия с плотностью 1400 кг/м3.
3. В полученный гидросиликат натрия вводилась смесь 5,0-5,2 мас. % кремнеземистой породы, что составляет 10% от общего количества всей аморфной кременземистой породы в шихте (50-52 мас. %), и 4-6 мас. % прокаленной доломитовой муки, смесь тщательно перемешивалась до получения пластичной, твердообразной массы, которая подавалась в шнековый гранулятор, снабженный формующей парой «нож-решетка», позволяющей тщательно гомогенизировать смесь, из которой формовали гранулы диаметром 3-5 мм и длиной 5-10 мм. Оксиды CaO и MgO, вводимые с прокаленной доломитовой мукой, взаимодействовали со свободной водой гидросиликата натрия и превращались в гидроксиды Са(ОН)2 и Mg(ОН)2, которые ускоряли твердение массы и гранул.
Синтезированная шихта с предварительно введенными в ее состав катионами магния и кальция позволяет получать теплоизоляционные изделия с заданными размерами и формой из вспененного материала с более однородной, прочной и жесткой структурой, химически стойкой и водостойкой стеклянной матрицей с минимальными тепловыми, энергетическими затратами при низкой температуре вспенивания 750-780°С.
4. На выходе из гранулятора гранулы опудривались в оставшемся количестве аморфной кремнеземистой породой (10% от общего количества всей аморфной кременземистой породы в шихте) далее гранулы вместе с опудривающей добавкой поступали в тарельчатый гранулятор для поверхностного окатывания, после чего гранулы подсушивались до остаточной влажности 16-18%.
5. Гранулированную шихту загружали в металлическую форму с внутренним объемом 0,5 дм3 (10×10×5) см, форму закрывали крышкой с фиксаторами и помещали в муфельную печь, предварительно нагретую до температуры 750-780°С и выдерживали при этой температуре в течение 20-30 мин, после чего форму с изделием охлаждали вместе с печью в течение 5 ч.
При воздействии высокой температуры на шихту, в ней начинают протекать различные физико-химические процессы. В первую очередь, в результате нагрева шихты до 150-300°С происходит дегидратация гидросиликата натрия с выделением воды в виде водяного пара, который в условиях сохраняющейся щелочной среды способствует весьма интенсивному растворению свободного кремнезема и образованию дополнительного количества гидросиликата натрия. Растворение кремнезема и переход его в гидросиликат натрия приводит к увеличению поризационной способности смеси. В интервале температур 350-450°С процесс дегидратации гидросиликатов натрия совпадает с процессом перехода смеси в пиропластичное состояние, а выделяющиеся водяные пары поризуют натрий-силикатное стекло, которое вплоть до конечной температуры поризации активно обогащается оксидами кальция, магния, железа и алюминия, входящими в состав доломитовой муки и аморфной кремнеземистой породы.
После разборки формы из нее извлекали изделие, у которого определяли плотность, прочность, коэффициент теплопроводности и водопоглощение. Все экспериментальные образцы имели четкую геометрическую форму и заданные размеры. Свойства полученных образцов следующие: плотность - 150-280 кг/м3, прочность при сжатии - 1,8-3,5 МПа, коэффициент теплопроводности - 0,063-0,086 Вт/м⋅град, водопоглощение - 5-8% (об.).
В таблице приведены химические составы стекол, полученных разными способами, в том числе состав стекла согласно прототипу и заявленному способу.
Сравнительную водостойкость изделий оценивали по значению рН (выдержка образцов в дистиллированной воде в течение 7 суток). Для натрий-силикатного стекла, полученному по способу указанному в прототипе, рН 8,0-8,7, а для заявляемого способа - рН 7,3-7,8.
Таким образом, предлагаемый способ получения теплоизоляционного материала позволяет получить натрий-кальций-магнийсиликатное стекло с повышенным показателем водостойкости, из которого формируется пористая матрица теплоизоляционного материала.
Другими преимуществами предлагаемого способа получения теплоизоляционных материалов являются следующие:
- при производстве теплоизоляционных материалов в качестве исходного сырья используются природные аморфные кремнеземистые породы;
- полностью исключается из технологического процесса использование специально сваренного стекла или стеклобоя;
- процесс вспенивания шихты происходит за счет выделения химически связанной воды при нагреве гидросиликата натрия до температуры 350°С и выше вплоть до температуры вспенивания;
- выделение воды при нагреве приводит к образованию в объеме шихты гидротермальных условий, ускоряющих процессы взаимодействия добавленной смеси 10% кремнеземистой породы и доломитовой муки с гидросиликатом натрия с образованием в интервале температур от 450°С вплоть до температур 750-780°С, стекла, близкого по химическому составу к тарному стеклу, которое обладает высокой химической стойкостью и водостойкостью;
- использование в составе шихты прокаленной доломитовой муки, преимущественно 4-6 мас. %, позволяет использовать теплоту гидратации оксидов кальция и магния для дополнительного нагрева смеси; расчеты показывают, что суммарное количество тепла, выделяемое при гидратации гидроксида натрия, оксидов кальция и магния, позволяет нагреть 100 г смеси до 108-110°С;
- при синтезе гидросиликата натрия растворение 80% аморфной кремнеземистой породы происходит в водном растворе гидроксида натрия с концентрацией 33-38% (мас.). Образующийся при этом гидросиликат натрия имеет силикатный модуль m=SiO2/Na2O=2,7-3,3 и способен, особенно в гидротермальных условиях, усваивать дополнительно 10% кремнеземистой породы, взаимодействовать при температуре более 600°С с оксидами кальция и магния с образованием стекла, близкого по составу к тарному стеклу (см. табл.); синтезируемый гидросиликат натрия с модулем 2,7-3,3 обладает принципиально другим кремнекислородным мотивом, содержит повышенное количество кристаллизационной воды, увеличенную поризационную способность смеси. Образовавшийся структурный мотив способен принимать в структуру катионы кальция и магния, например по схеме:
Представленный способ получения теплоизоляционного материала позволяет получать теплоизоляционный материал с жесткой структурой, заданными характеристиками, размерами и формой с минимальными тепловыми и энергетическими затратами. Кроме того, по сравнению с известным способом, в предлагаемом изобретении повышается водостойкость стеклянной матрицы изделий.
Получаемый по предлагаемому изобретению теплоизоляционный материал может быть использован в строительстве, для тепловой изоляции энергетических установок и трубопроводного транспорта.
Claims (7)
1. Способ получения вспененного теплоизоляционного материала, включающий приготовление шихты посредством смешивания сухого гидроксида натрия с аморфной кремнеземистой породой и водой, грануляцию полученной шихты, опудривание гранул в аморфной кремнеземистой породе, загрузку гранул в формы с замкнутым объемом, вспенивание при температуре 750-780°С в течение 20-40 мин и охлаждение полученных изделий, отличающийся тем, что при приготовлении шихты сначала синтезируют первичный гидросиликат натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении сухого гидроксида натрия с частью аморфной кремнеземистой породы и горячей водой, обеспечивающем образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 33-38 мас. %, в полученный гидросиликат натрия добавляют часть аморфной кремнеземистой породы и прокаленную доломитовую муку с последующей грануляцией полученной шихты, опудриванием гранул, вспениванием и охлаждением.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что доломитовую муку прокаливают при 920-930°С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве аморфной кремнеземистой породы использован диатомит, опока или трепел в тонкодисперсном состоянии.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют 14-16 мас. % сухого гидроксида натрия, 50-52 мас. % аморфной кремнеземистой породы, 26-28 мас. % воды и 4-6 мас. % доломитовой муки.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при синтезировании первичного гидросиликата натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 используют 40,0-41,6 мас. % аморфной кремнеземистой породы.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в полученный гидросиликат натрия добавляют аморфную кремнеземистую породу в количестве 5,0-5,2 мас. %.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опудривание гранул осуществляют в 5,0-5,2 мас. % аморфной кремнеземистой породы.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121976A RU2657577C1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Способ получения вспененного теплоизоляционного материала |
| PCT/RU2017/000697 WO2018236248A1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-09-22 | Способ получения вспененного теплоизоляционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017121976A RU2657577C1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Способ получения вспененного теплоизоляционного материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657577C1 true RU2657577C1 (ru) | 2018-06-14 |
Family
ID=62620417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017121976A RU2657577C1 (ru) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | Способ получения вспененного теплоизоляционного материала |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657577C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018236248A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2751525C1 (ru) * | 2020-08-18 | 2021-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Композиция для производства пористого теплоизоляционного силикатного материала |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE746879A (en) * | 1970-03-05 | 1970-08-17 | Kurz Frederik W A | Foam glass prodn |
| RU2154618C2 (ru) * | 1998-11-10 | 2000-08-20 | Капустин Федор Леонидович | Способ изготовления теплоизоляционного материала на основе кремнистых пород |
| RU2333176C1 (ru) * | 2007-03-05 | 2008-09-10 | Александр Болеславович Фащевский | Способ получения строительного материала |
| KR20120129320A (ko) * | 2011-05-19 | 2012-11-28 | 이동희 | 결합제로 지오폴리머를 이용한 무기 발포성형체의 제조방법 |
| RU2478586C2 (ru) * | 2011-07-07 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ получения теплоизоляционного материала и шихта для его изготовления |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282136A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-14 | Asahi Glass Co Ltd | ガラスの製造方法 |
| CN100594245C (zh) * | 2008-08-12 | 2010-03-17 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 利用氯化物型盐湖提钾副产的氯化镁制备合成煅白的方法 |
| RU2606539C1 (ru) * | 2015-10-20 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Базальтопластик" | Состав шихты и способ получения вспененного теплоизоляционного материала |
-
2017
- 2017-06-22 RU RU2017121976A patent/RU2657577C1/ru active IP Right Revival
- 2017-09-22 WO PCT/RU2017/000697 patent/WO2018236248A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE746879A (en) * | 1970-03-05 | 1970-08-17 | Kurz Frederik W A | Foam glass prodn |
| RU2154618C2 (ru) * | 1998-11-10 | 2000-08-20 | Капустин Федор Леонидович | Способ изготовления теплоизоляционного материала на основе кремнистых пород |
| RU2333176C1 (ru) * | 2007-03-05 | 2008-09-10 | Александр Болеславович Фащевский | Способ получения строительного материала |
| KR20120129320A (ko) * | 2011-05-19 | 2012-11-28 | 이동희 | 결합제로 지오폴리머를 이용한 무기 발포성형체의 제조방법 |
| RU2478586C2 (ru) * | 2011-07-07 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ получения теплоизоляционного материала и шихта для его изготовления |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2751525C1 (ru) * | 2020-08-18 | 2021-07-14 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Композиция для производства пористого теплоизоляционного силикатного материала |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018236248A1 (ru) | 2018-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101831981B (zh) | 一种复合型轻质砌块及其制备方法 | |
| RU2506241C2 (ru) | Стойкий магнезиальный оксихлоридный цемент и способ его получения | |
| RU2333176C1 (ru) | Способ получения строительного материала | |
| KR20130004533A (ko) | 지오폴리머와 실리카 졸·겔법을 이용한 무기 발포성형체의 제조방법 | |
| RU2403230C1 (ru) | Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала | |
| RU2606539C1 (ru) | Состав шихты и способ получения вспененного теплоизоляционного материала | |
| RU2655499C1 (ru) | Состав шихты для получения вспененного теплоизоляционного материала | |
| RU2397967C1 (ru) | Способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов | |
| CN106396731A (zh) | 一种隔热保温耐火材料及其制备方法 | |
| RU2657577C1 (ru) | Способ получения вспененного теплоизоляционного материала | |
| EA002232B1 (ru) | Способ получения пеносиликатного материала с замкнутыми порами, предпочтительней из отходов, и материал, полученный с помощью этого способа | |
| RU2365555C2 (ru) | Гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе трепела, диатомита и опоки, состав сырьевой смеси для изготовления силикатных стеновых изделий, способ получения силикатных стеновых изделий и силикатное стеновое изделие | |
| RU2327663C1 (ru) | Композиция для легкого гранулированного заполнителя и способ его получения | |
| RU2406708C2 (ru) | Способ получения водостойкого пористого заполнителя | |
| US3990901A (en) | Method for the production of foam ceramics and shaped articles thereof | |
| RU2478586C2 (ru) | Способ получения теплоизоляционного материала и шихта для его изготовления | |
| US4033783A (en) | Method for making lime-silica insulation from perlite | |
| RU2448065C2 (ru) | Способ получения теплоизоляционного и утеплительного материала для строительных изделий | |
| JPS5926957A (ja) | 珪酸カルシウム水和物硬化体の製造方法 | |
| RU2439024C1 (ru) | Состав смеси для получения теплоизоляционного материала | |
| RU2671582C1 (ru) | Способ получения теплоизоляционного материала - пеностекла и шихта для его изготовления | |
| RU2291845C2 (ru) | Способ получения пеностекла | |
| RU2365556C2 (ru) | Гранулированный композиционный заполнитель для силикатных стеновых изделий на основе перлита, состав сырьевой смеси для изготовления силикатных стеновых изделий, способ получения силикатных стеновых изделий и силикатное стеновое изделие | |
| RU2817369C1 (ru) | Способ получения пеносиликатного материала | |
| RU2433976C1 (ru) | Способ изготовления гранулированного заполнителя для силикатных изделий автоклавного твердения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190623 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220224 |