RU2797419C1 - Mixture for the preparation of raw granules of concrete aggregate and method for producing concrete aggregate - Google Patents
Mixture for the preparation of raw granules of concrete aggregate and method for producing concrete aggregate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797419C1 RU2797419C1 RU2022115403A RU2022115403A RU2797419C1 RU 2797419 C1 RU2797419 C1 RU 2797419C1 RU 2022115403 A RU2022115403 A RU 2022115403A RU 2022115403 A RU2022115403 A RU 2022115403A RU 2797419 C1 RU2797419 C1 RU 2797419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium
- mixture
- percent
- sodium hydroxide
- amount
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к производству легких пористых заполнителей для бетона на основе кремнистых пород.The invention relates to the production of building materials, in particular to the production of lightweight porous aggregates for concrete based on siliceous rocks.
Уровень техникиState of the art
Известны способы получения блочных и гранулированных пеноматериалов на основе тонкомолотого порошка стекла натрийкальцийсиликатного состава, в котором в качестве газообразователя (вспенивателя) используются различные формы тонкодисперсного углерода (графит, антрацит, газовая сажа и др.), а также органические вещества (глицерин, сахар, патока, тяжелые нефтепродукты и др.) выделяющие тонкодисперсный углерод при термическом разложении, которые взаимодействуют с входящими в состав шихты сульфат-ионами с выделением углекислого газа, монооксида углерода, сернистого газа. Known methods for producing block and granular foam materials based on finely ground glass powder of sodium calcium silicate composition, in which various forms of finely dispersed carbon (graphite, anthracite, carbon black, etc.), as well as organic substances (glycerin, sugar, molasses) are used as a blowing agent , heavy oil products, etc.) emitting finely dispersed carbon during thermal decomposition, which interact with the sulfate ions included in the mixture with the release of carbon dioxide, carbon monoxide, and sulfur dioxide.
Из уровня техники известен способ получения гранулированного строительного материала, включающий подготовку кремнеземистого компонента, приготовление связующего раствора, смешение компонентов, гранулирование смеси и термообработку, связующий раствор готовят на основе коллоидного кремнезема и растворимых солей щелочных металлов путем совместного мокрого помола с одновременным растворением стекловидного силиката натрия, карбоната натрия и/или других растворимых в воде соединений щелочных металлов при температуре 80-110оС, при следующем соотношении основных компонентов: стекловидный силикат натрия -10-50%, карбонат натрия - 5-40%, вода - 40-80%, причем смешение кремнеземистого компонента со связующим раствором совмещают с добавлением газообразователя и гранулированием смеси, при этом смешение и гранулирование проводят в одном устройстве - грануляторе при соотношении связующего раствора и кремнеземистого компонента от 1:5 до 1:1,2, после чего сырцовые гранулы подвергают термообработке: сушке и обжигу, при этом суммарное содержание щелочных оксидов в готовом материале составляет от 5 до 20 мас.%. (патент на изобретение RU 2605982 C2). Недостатком данного известного средств является недостаточные теплоизоляционные и технологические свойства.A method for producing a granular building material is known from the prior art, including preparation of a silica component, preparation of a binder solution, mixing of components, granulation of the mixture and heat treatment, the binder solution is prepared on the basis of colloidal silica and soluble alkali metal salts by joint wet grinding with simultaneous dissolution of vitreous sodium silicate, sodium carbonate and / or other water-soluble compounds of alkali metals at a temperature of 80-110 ° C, with the following ratio of the main components: vitreous sodium silicate - 10-50%, sodium carbonate - 5-40%, water - 40-80%, moreover, the mixing of the silica component with a binder solution is combined with the addition of a blowing agent and granulation of the mixture, while mixing and granulation is carried out in one device - a granulator at a ratio of a binder solution and a silica component from 1:5 to 1:1.2, after which the raw granules are subjected to heat treatment : drying and firing, while the total content of alkali oxides in the finished material is from 5 to 20 wt.%. (patent for invention RU 2605982 C2). The disadvantage of this known means is the lack of heat-insulating and technological properties.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Изобретение решает задачу создания легкого пористого заполнителя бетона в виде гранулированной пеностеклокерамики, обладающего улучшенными эксплуатационными и технологическими свойствами.The invention solves the problem of creating a lightweight porous concrete aggregate in the form of granulated glass-ceramic foam with improved operational and technological properties.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в улучшении теплоизоляционных свойств заполнителя бетона путем снижения его насыпной плотности, предотвращении слипания сырцовых гранул при сушке, снижении потерь на брак и возможности регулирования скорости реакции силикатообразования путем снижения доли натрия, вводимого через гидроксид натрия.The technical result achieved by the invention is to improve the heat-insulating properties of the concrete aggregate by reducing its bulk density, preventing sticking of raw granules during drying, reducing rejection losses and the ability to control the rate of silicate formation reaction by reducing the proportion of sodium introduced through sodium hydroxide.
Указанный технический результат достигается тем, что смесь для приготовления сырцовых гранул заполнителя бетона включает кремнеземистый компонент и связующий водный раствор гидроксида натрия, карбоната натрия и сульфата натрия, при этом количество карбоната натрия составляет от 10 до 35 процентов от весового содержания гидроксида натрия, количество сульфата натрия составляет от 2 до 5 процентов от весового содержания гидроксида натрия, а количество кремнеземистого компонента составляет не менее 70 процентов от сухой массы смеси.This technical result is achieved by the fact that the mixture for the preparation of raw concrete aggregate granules includes a silica component and a binder aqueous solution of sodium hydroxide, sodium carbonate and sodium sulfate, while the amount of sodium carbonate is from 10 to 35 percent of the weight content of sodium hydroxide, the amount of sodium sulfate is from 2 to 5 percent by weight of sodium hydroxide, and the amount of silica component is not less than 70 percent of the dry weight of the mixture.
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве кремнеземистого компонента используют тонкомолотый минеральный материал, выбранный из группы: опоко-трепеловидные породы, цеолиты, туфы, силициты или их смеси.The specified technical result is also achieved by the fact that as a silica component, a finely ground mineral material is used, selected from the group: opoka-tripe-like rocks, zeolites, tuffs, silicites, or mixtures thereof.
Указанный технический результат достигается также тем, что способ получения заполнителя бетона состоит в том, что готовят связующий раствор на основе смеси воды, гидроксида натрия, карбоната натрия и сульфата натрия, при этом количество карбоната натрия составляет от 10 до 35 процентов от весового содержания гидроксида натрия, количество сульфата натрия составляет от 2 до 5 процентов от весового содержания гидроксида натрия, а количество кремнеземистого компонента составляет не менее 70 процентов от сухой массы смеси, смешивают с тонкомолотым кремнеземистым компонентом, формируют сырцовые гранулы размером не превышающим 15 мм, осуществляют обжиг упомянутых сырцовых гранул при температуре от 700оС до 900оС.The specified technical result is also achieved by the fact that the method for producing concrete aggregate consists in preparing a binder solution based on a mixture of water, sodium hydroxide, sodium carbonate and sodium sulfate, while the amount of sodium carbonate is from 10 to 35 percent of the weight content of sodium hydroxide , the amount of sodium sulfate is from 2 to 5 percent of the weight content of sodium hydroxide, and the amount of the silica component is at least 70 percent of the dry mass of the mixture, mixed with finely ground silica component, raw granules are formed with a size not exceeding 15 mm, the said raw granules are fired at temperatures from 700 o C to 900 o C.
Указанный технический результат достигается также тем, что в связующий раствор дополнительно вводят углеродный газообразователь.The specified technical result is also achieved by the fact that a carbon gasifier is additionally introduced into the binder solution.
Отличительной особенностью изобретения является использование в качестве связующего раствора водного раствора гидроксида натрия, карбоната натрия и сульфата натрия в указанном соотношении.A distinctive feature of the invention is the use as a binder solution of an aqueous solution of sodium hydroxide, sodium carbonate and sodium sulfate in the specified ratio.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Общемировая тенденция к ужесточению нормативов по энергосбережению существенно повысила требования к теплоизоляционным свойствам легких бетонов и заполнителям для легких бетонов.The global trend towards tougher energy saving standards has significantly increased the requirements for the thermal insulation properties of lightweight concrete and aggregates for lightweight concrete.
Так, для получения конструкционно-теплоизоляционных бетонов плотностью 450-600 кг/м3 требуются легкие заполнители насыпной плотностью 180-250 кг/м3, что практически недостижимо для технологии заполнителей типа керамзита (гравий на основе вспученной глины).So, to obtain structural and heat-insulating concrete with a density of 450-600 kg/m 3 , light aggregates with a bulk density of 180-250 kg/m 3 are required, which is practically unattainable for the technology of aggregates such as expanded clay (gravel based on expanded clay).
Для получения неорганических пеноматериалов на основе аморфных кремнистых пород необходимо получить достаточное количество гидросиликатов натрия, образующих первичную стеклофазу, которая обеспечивает формирование плотной закрытопористой структуры шихты при температурах ниже температуры размягчения стекла, а также необходимое для получения пористой структуры газовыделение в форме водяного пара.To obtain inorganic foam materials based on amorphous siliceous rocks, it is necessary to obtain a sufficient amount of sodium hydrosilicates, which form the primary glass phase, which ensures the formation of a dense closed-pore charge structure at temperatures below the glass softening temperature, as well as the gas evolution necessary to obtain a porous structure in the form of water vapor.
В известной технологии варки натрийкальцийсиликатного стекла из сыпучей шихты на основе кварцевого песка, кальцинированной соды и мела, взаимодействие компонентов с образованием первичных эвтектических расплавов начинается при температурах выше температуры размягчения стекла (около 750оС), наиболее активно идет при температурах 900-1100оС, а растворение остаточных кристаллических фаз завершается при 1100-1200оС, и завершается получением стекломассы, не содержащей газовых включений и с низким парциальным давлением растворенных газов.In the well-known technology of melting sodium calcium silicate glass from a bulk charge based on quartz sand, soda ash and chalk, the interaction of the components with the formation of primary eutectic melts begins at temperatures above the glass softening temperature (about 750 ° C), most actively occurs at temperatures of 900-1100 ° C , and the dissolution of the residual crystalline phases is completed at 1100-1200 about C, and ends with the production of glass mass that does not contain gas inclusions and with a low partial pressure of dissolved gases.
В то же время, едкий натр является дорогостоящим и энергоемким натрийсодержащим сырьем, составляющим до 60% затрат на производство особо легких заполнителей бетона на основе кремнистых пород. Актуальной является задача полной или частичной замены едкого натра более доступными сырьевыми материалами.At the same time, caustic soda is an expensive and energy-intensive sodium-containing raw material, accounting for up to 60% of the cost of producing extra-light concrete aggregates based on siliceous rocks. Relevant is the task of complete or partial replacement of caustic soda with more accessible raw materials.
Настоящее изобретение позволяет получить заполнитель бетонов (известный также, как гранулированная пеностеклокерамика) на основе кремнеземистого сырья обжиговым способом, с заменой части едкого натра на более доступное натрийсодержащее сырье, например, карбонат и сульфат натрия.The present invention makes it possible to obtain a concrete aggregate (also known as granulated glass-ceramic foam) based on silica raw materials by firing, replacing part of the caustic soda with a more accessible sodium-containing raw material, for example, sodium carbonate and sulfate.
Настоящее изобретение основано на эквимолярной замене едкого натра оптимальной дозой карбоната натрия и сульфата натрия, возможно в сочетании с добавкой глицерина или другого углеродного газообразователя (газообразующей добавки или вспенивателя).The present invention is based on an equimolar replacement of sodium hydroxide with an optimal dose of sodium carbonate and sodium sulfate, possibly in combination with the addition of glycerol or other carbonic gasifier (gasifier or blowing agent).
Частичная замена едкого натра на более доступные компоненты, содержащие катион натрия – карбонат и сульфат натрия, позволяет пропорционально снизить сырьевую составляющую себестоимости.Partial replacement of caustic soda with more accessible components containing sodium cation - sodium carbonate and sodium sulfate, allows to proportionally reduce the raw material component of the cost.
При этом карбонат и сульфат натрия обеспечивают не только замену гидроксида натрия, но и дополнительное газообразование путем введения в состав шихты карбонат-иона через карбонат натрия (карбонатный газообразователь) и сульфат-иона через сульфат натрия. Дополнительный эффект обеспечивается в сочетании с углеродным вспенивателем (углеродный газообразователь).At the same time, sodium carbonate and sulfate provide not only the replacement of sodium hydroxide, but also additional gas generation by introducing carbonate ion through sodium carbonate (carbonate gas former) and sulfate ion through sodium sulfate into the mixture. An additional effect is provided in combination with a carbon blowing agent (carbon blowing agent).
Таким образом, карбонат натрия, сульфат натрия и углеродный газообразователь оказывают синергическое действие, не только заменяя самый дорогостоящий компонент шихты – гидроксид натрия, но и снижая плотность материала, выполняя функцию карбонатного и углеродного газообразователей.Thus, sodium carbonate, sodium sulfate and carbon gasifier have a synergistic effect, not only replacing the most expensive charge component - sodium hydroxide, but also reducing the density of the material, performing the function of carbonate and carbon gasifiers.
Повышение газосодержания расплава позволяет не только увеличить коэффициент (или кратность) вспенивания шихты (сырцовых гранул), но и сократить время вспенивания до необходимой плотности, так как при равной вязкости расплава скорость расширения пор будет пропорциональна суммарному парциальному давлению растворенных газов.An increase in the gas content of the melt allows not only to increase the coefficient (or multiplicity) of foaming of the mixture (raw granules), but also to reduce the foaming time to the required density, since with an equal melt viscosity, the pore expansion rate will be proportional to the total partial pressure of dissolved gases.
Также совместное применение различных типов газообразователей, снижая необходимое время термообработки, повышает производительность обжигового агрегата (печи вспенивания), как наиболее дорогого и энергоемкого агрегата технологической линии.Also, the combined use of various types of blowing agents, reducing the required heat treatment time, increases the productivity of the roasting unit (foaming furnace), as the most expensive and energy-intensive unit of the production line.
Одной из технологических проблем при производстве легких заполнителей бетона путем щелочной обработки кремнистых пород является избыточная скорость реакции гидроксида натрия с активным кремнеземом, вызывающая саморазогрев реакционной смеси до 70-90оС, размягчение и слипание сформованных гранул заданного размера, с образованием крупных агрегатов или сплошной пластичной массы в сушильном барабане или другом устройстве.One of the technological problems in the production of lightweight concrete aggregates by alkaline treatment of siliceous rocks is the excessive reaction rate of sodium hydroxide with active silica, which causes self-heating of the reaction mixture to 70-90 ° C, softening and sticking of molded granules of a given size, with the formation of large aggregates or continuous plastic mass in a tumble dryer or other device.
Даже при установившемся технологическом режиме в процессе сушки в сушильном барабане образуется от 3-5% по массе крупных агрегатов, которые необходимо отсеять и раздробить. В результате при колебаниях режима гранулирования и сушки наблюдается сплошное слипание влажных сырцовых гранул в вязкую массу, что требует длительной остановки технологической линии для чистки сушильного барабана и выхода линии на режим, причем бракованный материал идет в безвозвратные отходы.Even with a steady technological regime, during the drying process in a drying drum, from 3-5% by weight of large aggregates are formed, which must be screened out and crushed. As a result, with fluctuations in the mode of granulation and drying, continuous sticking of wet raw granules into a viscous mass is observed, which requires a long stop of the technological line to clean the drying drum and the line to enter the mode, and the rejected material goes into irretrievable waste.
Таким образом, регулирование скорости реакции активного кремнезема с гидроксидом натрия при сохранении состава, температуры спекания и потребительских свойств готового продукта – заполнителя в виде гранулированной пеностеклокерамики, позволяет снизить процент отходов и увеличить производительность технологической линии за счет повышения коэффициента использования оборудования.Thus, the regulation of the reaction rate of active silica with sodium hydroxide, while maintaining the composition, sintering temperature and consumer properties of the finished product - aggregate in the form of granulated glass-ceramic foam, allows reducing the percentage of waste and increasing the productivity of the production line by increasing the equipment utilization factor.
Регулирование скорости реакции силикатообразования (образования гидросиликатов натрия) при сохранении концентрации оксида натрия в шихте может быть достигнуто заменой гидроксида натрия менее химически активным натрийсодержащим компонентом, например, карбонатом натрия (кальцинированной содой) и сульфатом натрия.Regulation of the reaction rate of silicate formation (formation of sodium hydrosilicates) while maintaining the concentration of sodium oxide in the charge can be achieved by replacing sodium hydroxide with a less reactive sodium-containing component, for example, sodium carbonate (soda ash) and sodium sulfate.
Полная замена вводимого в шихту едкого натра на карбонат и/или сульфат натрия невозможна по следующим причинам:Complete replacement of caustic soda introduced into the mixture with sodium carbonate and/or sodium sulfate is impossible for the following reasons:
- низкая скорость реакции с активным кремнеземом, ведущая к низкой доле гидросиликатов натрия в шихте и высокой плотности обожженной гранулы;- low reaction rate with active silica, leading to a low proportion of sodium hydrosilicates in the charge and high density of the fired granules;
- миграция маловязкого раствора карбоната натрия на поверхность гранулы при сушке, с кристаллизацией карбоната натрия на поверхности гранулы. Обогащение наружного слоя натрием ведет к спеканию гранул при обжиге, при отсутствии порообразования в обедненном натрием ядре гранулы;- migration of a low-viscosity solution of sodium carbonate to the surface of the granule during drying, with crystallization of sodium carbonate on the surface of the granule. Enrichment of the outer layer with sodium leads to sintering of the granules during firing, in the absence of pore formation in the sodium-depleted core of the granule;
- низкая прочность сырцовой гранулы без натрийсиликатной связки.- low strength of raw granules without sodium silicate binder.
Таким образом, полная замена гидроксида натрия сульфатом и/или карбонатом натрия технологически не представляется возможной, что требует выбора оптимального соотношения натрийсодержащих компонентов.Thus, the complete replacement of sodium hydroxide with sodium sulfate and/or sodium carbonate is not technologically possible, which requires the selection of the optimal ratio of sodium-containing components.
Изобретение основано на оптимальном соотношении гидроксида натрия, карбоната и сульфата натрия в связующем растворе, при сохранении общего содержания оксида натрия в готовом (обожженном) материале при сохранении или улучшении его эксплуатационных и технологических свойств.The invention is based on the optimal ratio of sodium hydroxide, carbonate and sodium sulfate in the binder solution, while maintaining the total content of sodium oxide in the finished (fired) material while maintaining or improving its operational and technological properties.
Максимально легкий заполнитель с закрытопористой структурой получается при достаточном содержании в шихте одного или нескольких компонентов-газообразователей.The lightest filler with a closed-cell structure is obtained with a sufficient content of one or more gas-forming components in the charge.
В качестве газообразователя при получении пеностекла и пеностеклокерамики по щелочной технологии используется остаточная вода, входящая в состав гидросиликатной фазы (гидратированных полисиликатов натрия).Residual water, which is part of the hydrosilicate phase (hydrated sodium polysilicates), is used as a blowing agent in the production of foam glass and foam glass ceramics using alkaline technology.
Однако для получения продукта минимальной насыпной плотности в технологии стекла используются дополнительные газообразователи, в частности, карбонатные, применение которых основано на термическом разложении карбонатов при температурах, близких к температуре обжига (вспенивания) шихты.However, to obtain a product with a minimum bulk density, glass technology uses additional blowing agents, in particular, carbonate ones, the use of which is based on the thermal decomposition of carbonates at temperatures close to the firing (foaming) temperature of the mixture.
Обычно в качестве карбонатного газообразователя используется карбонат кальция, температура разложения которого лежит в интервале 700- 800оС.Usually, calcium carbonate is used as a carbonate blowing agent, the decomposition temperature of which lies in the range of 700-800 ° C.
Увеличение доли карбонатов ведет к разрушению ячеистой (закрытопористой) структуры материала и слиянию ячеек, с образованием сквозной (открытой) пористости, снижающей теплотехнические и прочностные свойства материала.An increase in the proportion of carbonates leads to the destruction of the cellular (closed-pore) structure of the material and the merging of cells, with the formation of through (open) porosity, which reduces the thermal and strength properties of the material.
Таким образом, для оптимизации соотношения компонентов и технологии изготовления заполнителя необходимо учитывать насыпную плотность, структуру материала (водопоглощение) и технологические свойства шихты (размягчение и слипание до сушки и прочность гранулы после сушки).Thus, in order to optimize the ratio of components and the manufacturing technology of the filler, it is necessary to take into account the bulk density, the structure of the material (water absorption) and the technological properties of the charge (softening and sticking before drying and the strength of the granule after drying).
Основным отличием изобретения является введение в состав шихты двух дополнительных компонентов – карбоната натрия и сульфата натрия, которые одновременно выполняют три целевые функции - частично замещают гидроксид натрия, снижая себестоимость и энергоемкость продукта, являются дополнительными газообразователями, повышая кратность вспенивания шихты и снижая ее насыпную плотность, и ограничивают скорость образования силикатов натрия, предупреждая саморазогрев и слипание шихты на операциях гранулирования и сушки шихты.The main difference of the invention is the introduction of two additional components into the composition of the mixture - sodium carbonate and sodium sulfate, which simultaneously perform three target functions - partially replace sodium hydroxide, reducing the cost and energy intensity of the product, are additional gas generators, increasing the foaming ratio of the mixture and reducing its bulk density, and limit the rate of formation of sodium silicates, preventing self-heating and sticking of the mixture in the operations of granulation and drying of the mixture.
Полуфабрикат легкого заполнителя бетона, называемый также сырцовыми гранулами, представляют собой подготовленную к обжигу высушенную смесь (массу) исходных компонентов, которой путем гранулирования придана необходимая форма и размеры, т.е. под сырцовыми гранулами понимается гранулированная шихта.A semi-finished product of lightweight concrete aggregate, also called raw granules, is a dried mixture (mass) of initial components prepared for firing, which is given the necessary shape and dimensions by granulation, i.e. raw granules refers to granular charge.
Гранулированная шихта получается путем смешения порошка кремнеземистого компонента и связующего раствора, состоящего из гидроксида натрия, карбоната натрия, сульфата натрия и воды, что обеспечивает протекание реакции силикатообразования, и получение пластичной реакционной массы в виде отдельных гранул, с последующей сушкой, при этом количество карбоната натрия составляет от 10 до 35 процентов от весового содержания гидроксида натрия, а количество сульфата натрия составляет от 2 до 5 процентов от весового содержания гидроксида натрия.The granular mixture is obtained by mixing the powder of the silica component and a binder solution consisting of sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium sulfate and water, which ensures the reaction of silicate formation, and obtaining a plastic reaction mass in the form of separate granules, followed by drying, while the amount of sodium carbonate is from 10 to 35 percent by weight of sodium hydroxide, and the amount of sodium sulfate is from 2 to 5 percent by weight of sodium hydroxide.
Таким образом, гранулы, которые называют также сырцовые гранулы, для приготовления легкого заполнителя бетона представляют собой, по сути, шихту, которой придана необходимая форма и размеры, т.е. под гранулами понимается гранулированная шихта. Смесь для изготовления гранул представляет собой смесь кремнеземистого компонента и связующего раствора, который представляет собой смесь воды, гидроксида натрия, карбоната натрия и сульфата натрия, при этом количество карбоната натрия составляет от 10 до 35 процентов от весового содержания гидроксида натрия, а количество сульфата натрия составляет от 2 до 5 процентов от весового содержания гидроксида натрия. При количестве карбоната и сульфата натрия менее 10 и 2 процентов соответственно не происходит достаточного газообразования, а при количестве выше 35 и 5 процентов соответственно уменьшается доля гидросиликатов натрия, обеспечивающих образование стеклофазы и достаточную прочность сырцовых гранул.Thus, granules, which are also called raw granules, for the preparation of lightweight concrete aggregate are, in fact, a mixture that has been given the necessary shape and dimensions, i.e. granules refers to granular charge. The mixture for making granules is a mixture of a silica component and a binder solution, which is a mixture of water, sodium hydroxide, sodium carbonate and sodium sulfate, while the amount of sodium carbonate is from 10 to 35 percent by weight of sodium hydroxide, and the amount of sodium sulfate is 2 to 5 percent by weight of sodium hydroxide. When the amount of sodium carbonate and sulfate is less than 10 and 2 percent, respectively, sufficient gas formation does not occur, and when the amount is higher than 35 and 5 percent, the proportion of sodium hydrosilicates, which ensure the formation of a glass phase and sufficient strength of raw granules, decreases, respectively.
Заполнитель бетона изготавливается в виде термически обработанных сырцовых гранул, которые получают из смеси кремнеземистого компонента и связующего раствора, как описано выше. Связующий раствор содержит соединения натрия в указанном выше оптимальном соотношении и составе.The concrete aggregate is made in the form of heat-treated raw granules, which are obtained from a mixture of a silica component and a binder solution, as described above. The binder solution contains sodium compounds in the above optimal ratio and composition.
В качестве кремнеземистого компонента используют тонкомолотый (например, в виде порошка) минеральный материал, выбранный из группы: опоко-трепеловидные породы, цеолиты, туфы, силициты или их смеси.As the siliceous component, a finely ground (for example, in the form of a powder) mineral material is used, selected from the group: opoka-tripe-like rocks, zeolites, tuffs, silicites, or mixtures thereof.
Количество кремнеземистого компонента составляет не менее 70 процентов массы смеси. Оптимальный размер сырцовых гранул не превышает 15 мм, поскольку при больших размерах трудно получить однородную пористую структуру гранулы заполнителя, а при меньших размерах происходит быстрый перегрев материала, ухудшающий свойства заполнителя.The amount of silica component is not less than 70 percent of the mass of the mixture. The optimal size of raw granules does not exceed 15 mm, since at large sizes it is difficult to obtain a uniform porous structure of the filler granule, and at smaller sizes, the material quickly overheats, which worsens the properties of the filler.
Необходимым условием получения ячеистой (закрытопористой) структуры заполнителя на основе кремнеземистого минерального сырья при однократном обжиге является образование достаточной доли первичной стеклофазы при нагреве не выше температуры ее размягчения, что достигается обработкой активного кремнезема сырья гидроксидами щелочных металлов.A necessary condition for obtaining a cellular (closed-pore) structure of a filler based on silica mineral raw materials with a single firing is the formation of a sufficient proportion of the primary glass phase when heated not above its softening temperature, which is achieved by processing active silica raw materials with alkali metal hydroxides.
Таким образом, гидросиликаты натрия, получаемые при реакции активного кремнезема минерального сырья и гидроксида натрия необходимы для получения достаточной доли стеклофазы, обеспечения прочности и закрытопористой структуры гранул, а также в качестве основного газообразователя, формирующего ячеистую структуру материала при обжиге.Thus, sodium hydrosilicates obtained by the reaction of active silica of mineral raw materials and sodium hydroxide are necessary to obtain a sufficient proportion of the glass phase, to ensure the strength and closed-pore structure of the granules, and also as the main blowing agent that forms the cellular structure of the material during firing.
При этом неоднократными экспериментами установлено, что минимальное содержание оксида натрия, вводимого через гидроксид натрия, составляет не менее 8-10 массовых % от веса готового материала.At the same time, repeated experiments have established that the minimum content of sodium oxide introduced through sodium hydroxide is at least 8-10 mass% of the weight of the finished material.
При меньших добавках гидроксида натрия плотность готового материала существенно повышается, что удорожает материал и снижает его теплоизоляционные свойства.With smaller additions of sodium hydroxide, the density of the finished material increases significantly, which increases the cost of the material and reduces its thermal insulation properties.
Способ получения заполнителя бетона реализуется следующим образом.The method of obtaining aggregate concrete is implemented as follows.
На этапе подготовки сырья кремнеземистое минеральное сырье (опоко- трепеловидные породы опал-кристобалитного состава, цеолиты, цеолитовые туфы и другие кремнистые породы (силициты)) подвергаются дроблению, сушке и тонкому помолу с образованием полуфабриката – минерального порошка.At the stage of preparation of raw materials, siliceous mineral raw materials (opoko-tripoli-like rocks of opal-cristobalite composition, zeolites, zeolite tuffs and other siliceous rocks (silicites)) are crushed, dried and finely ground to form a semi-finished product - mineral powder.
Далее готовится связующий натрийсодержащий раствор, включающий воду, едкий натр, карбонат натрия, сульфат натрия. На этой стадии возможно добавление дополнительного углеродного газообразователя (например, глицерина).Next, a binding sodium-containing solution is prepared, including water, caustic soda, sodium carbonate, sodium sulfate. At this stage, it is possible to add additional carbon blowing agent (for example, glycerol).
Проводится смешение и гранулирование связующего раствора с минеральным порошком с получением сырцовых гранул заданного размера, с учетом увеличения их диаметра при вспенивании.The binder solution is mixed and granulated with mineral powder to obtain raw granules of a given size, taking into account the increase in their diameter during foaming.
Далее проводится тепловлажностная обработка и сушка сырцовых гранул, с в ходе которой происходит химическое взаимодействие содержащегося в минеральном порошке активного кремнезема с гидроксидом натрия (едким натром) и образованием гидросиликатов натрия.Next, the heat-moisture treatment and drying of the raw granules is carried out, during which the chemical interaction of the active silica contained in the mineral powder with sodium hydroxide (caustic soda) and the formation of sodium hydrosilicates takes place.
Проводится обжиг (вспенивание) сырцовых гранул в печи обжига в температурном интервале размягчения стеклофазы.Roasting (foaming) of raw granules is carried out in a roasting furnace in the temperature range of glass phase softening.
Количество вводимого карбоната натрия составляет от 10 до 35 процентов от весового содержания гидроксида натрия, а количество сульфата натрия составляет от 2 до 5 процентов от весового содержания гидроксида натрия.The amount of sodium carbonate introduced is from 10 to 35 percent by weight of sodium hydroxide, and the amount of sodium sulfate is from 2 to 5 percent by weight of sodium hydroxide.
Осуществляют обжиг сырцовых гранул при температуре от 700оС до 900оС. Целесообразное время обжига составляет на менее 15 минут.The raw granules are fired at a temperature of 700 ° C. to 900 ° C. An expedient firing time is less than 15 minutes.
Изобретение обеспечивает улучшение теплоизоляционных свойств легкого заполнителя бетона путем снижения насыпной плотности готового материала, что также снижает себестоимость кубометра готового материала. Повышение коэффициента вспенивания шихты путем повышения суммарного парциального давления растворенных в расплаве стеклофазы газов может потребовать введения в состав шихты дополнительных углеродных газообразователей.EFFECT: invention improves heat-insulating properties of lightweight concrete aggregate by reducing the bulk density of the finished material, which also reduces the cost per cubic meter of the finished material. Increasing the charge foaming ratio by increasing the total partial pressure of gases dissolved in the glass phase melt may require the introduction of additional carbon gas formers into the charge composition.
Регулирование скорости реакции силикатообразования достигается путем снижения доли натрия, вводимого через гидроксид натрия (едкий натр), с целью предотвращения избыточного размягчения и слипания сырцовых гранул на операции гранулирования и сушки, улучшения коэффициента формы и обеспечения заданного фракционного состава шихты и готового заполнителя.The regulation of the reaction rate of silicate formation is achieved by reducing the proportion of sodium introduced through sodium hydroxide (caustic soda) in order to prevent excessive softening and sticking of raw granules during granulation and drying operations, improve the shape factor and ensure the specified fractional composition of the charge and the finished aggregate.
Полученный заполнитель обладает низкой насыпной плотностью, что является основным показателем теплозащитных свойств.The resulting filler has a low bulk density, which is the main indicator of heat-shielding properties.
Изобретение обеспечивает также закрытый (замкнутый) характер пористости, характеризуемой низким объемным водопоглощением, а также снижение саморазогрева, слипания и деформации (размягчения) влажных гранул после операции гранулирования.The invention also provides a closed (closed) nature of the porosity, characterized by low volumetric water absorption, as well as a decrease in self-heating, sticking and deformation (softening) of wet granules after the granulation operation.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2797419C1 true RU2797419C1 (en) | 2023-06-05 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1731799A1 (en) * | 1989-12-25 | 1992-05-07 | Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт | Method of producing granulated zeolite filler for synthetic detergents |
| RU2007101739A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая компания "ТЭСИ" (RU) | METHOD FOR PRODUCING POROUS THERMAL INSULATION MATERIAL |
| RU2363685C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-08-10 | Валерий Анатольевич Кузнецов | Method for production of construction material |
| RU2605982C2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-01-10 | Владимир Федорович Васкалов | Method of producing granular construction material |
| RU2701838C1 (en) * | 2018-08-17 | 2019-10-01 | Григорий Александрович Орлов | Method of producing charge for foam glass ceramics |
| RU2723886C1 (en) * | 2019-09-25 | 2020-06-18 | Акционерное общество "Якутский государственный проектный, научно-исследовательский институт строительства" | Method of producing granular foamed glass-ceramic filler |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1731799A1 (en) * | 1989-12-25 | 1992-05-07 | Грозненский нефтяной научно-исследовательский институт | Method of producing granulated zeolite filler for synthetic detergents |
| RU2007101739A (en) * | 2007-01-09 | 2008-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая компания "ТЭСИ" (RU) | METHOD FOR PRODUCING POROUS THERMAL INSULATION MATERIAL |
| RU2363685C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-08-10 | Валерий Анатольевич Кузнецов | Method for production of construction material |
| RU2605982C2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-01-10 | Владимир Федорович Васкалов | Method of producing granular construction material |
| RU2701838C1 (en) * | 2018-08-17 | 2019-10-01 | Григорий Александрович Орлов | Method of producing charge for foam glass ceramics |
| RU2723886C1 (en) * | 2019-09-25 | 2020-06-18 | Акционерное общество "Якутский государственный проектный, научно-исследовательский институт строительства" | Method of producing granular foamed glass-ceramic filler |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006321786B2 (en) | Engineered low-density heterogeneous microparticles and methods and formulations for producing the microparticles | |
| RU2333176C1 (en) | Method for obtaining construction material | |
| CN103467018B (en) | Preparation method for preparing low-density oil well cementing cement briquettes by vermiculites | |
| CA3113701A1 (en) | Sintered geopolymer compositions and articles | |
| EP1180503B1 (en) | Process for the production of a porous silicate granulate | |
| CN103467023B (en) | Method for preparing low density oil well cementing cement test blocks by using pitchstone | |
| EA036501B1 (en) | Cement compound and method for the production thereof | |
| RU2403230C1 (en) | Method of obtaining granular heat insulating material | |
| CN108395271A (en) | Full waste residue foamed ceramics of coal gangue-fly ash-silica sand tailing system and preparation method thereof | |
| RU2291126C9 (en) | Method of production of the granulated foam-silicate - the foam-silicate gravel | |
| Ivanov | Preparation and properties of foam glass-ceramic from diatomite | |
| CN108503371A (en) | A method of preparing foamed ceramic material using blast furnace slag and aluminous fly-ash | |
| RU2300506C1 (en) | Building material and the method of its production | |
| KR19990087722A (en) | Insulation building materials | |
| CA2786941C (en) | Method for producing expanded glass granules and expanded glass granules and the use thereof | |
| CN106278176A (en) | A kind of high-strength ceramic granule and preparation method thereof | |
| CN110526719A (en) | Low thermally conductive foamed ceramic of one kind and preparation method thereof | |
| EP3095765A1 (en) | Glass batch pelletizing method using activated cullet | |
| RU2797419C1 (en) | Mixture for the preparation of raw granules of concrete aggregate and method for producing concrete aggregate | |
| CN103467017B (en) | Method for preparing low-density oil well cementing cement briquette by using glass microsphere | |
| Yu | Influence of silica fume on the production process and properties of porous glass composite | |
| KR100580230B1 (en) | Lightweight aggregate having a dual foam cell, and process for preparing thereof | |
| RU2167112C1 (en) | Method of preparing foam glass | |
| RU2782904C1 (en) | Method for producing foam glass-ceramic granular building material from natural quartz sand | |
| RU2671582C1 (en) | Method of producing heat-insulating material - foam glass and mixture for production thereof |