WO2010140918A1 - Способ получения кремнеземсодержащего связующего и изделий, материалов на основе кремнеземсодержащего связующего - Google Patents

Способ получения кремнеземсодержащего связующего и изделий, материалов на основе кремнеземсодержащего связующего Download PDF

Info

Publication number
WO2010140918A1
WO2010140918A1 PCT/RU2010/000022 RU2010000022W WO2010140918A1 WO 2010140918 A1 WO2010140918 A1 WO 2010140918A1 RU 2010000022 W RU2010000022 W RU 2010000022W WO 2010140918 A1 WO2010140918 A1 WO 2010140918A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
silica
binder
products
water
sand
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000022
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Гелани Асманович ХАЛУХАЕВ
Александр Николаевич Кондратенко
Юрий Романович Кривобородов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Акросилтекс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2009121120/05A external-priority patent/RU2408633C1/ru
Priority claimed from RU2009121343/03A external-priority patent/RU2443660C2/ru
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Акросилтекс" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Акросилтекс"
Publication of WO2010140918A1 publication Critical patent/WO2010140918A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6316—Binders based on silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26—Silicates of the alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B33/00—Clay-wares
    • C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B33/04—Clay; Kaolin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/62635—Mixing details
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/2038—Resistance against physical degradation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass

Definitions

  • the invention relates to methods for producing a silica-containing binder (binder) which is widely used to obtain various building materials and products with various consumer properties, for example paints, coatings, impregnations, as well as such building products, in particular as piece materials such as bricks , wall blocks, paving, curbs, facade and floor tiles, as well as various products in the form of shells, segments, pipe rings, with increased strength and other properties, arrange paving and road monolithic coating, based on a silica binder using cheap mineral raw materials and waste from various industries.
  • binder silica-containing binder
  • this technology is based on the junction of concrete technology using traditional binders (cement, alkaline silicates, etc.), ceramic technology (the creation of a durable product by sintering) and a paving device.
  • traditional binders cement, alkaline silicates, etc.
  • ceramic technology the creation of a durable product by sintering
  • a paving device In the production of a large group of building products (bricks, tiles, blocks), it can be an alternative to the production of traditional materials based on mineral binders or ceramics.
  • it allows the production of high-quality materials and products using non-traditional aggregates, for example, waste products from agricultural products, to obtain various materials with higher performance characteristics (strength, frost resistance, thermal conductivity, porosity, acid and alkali resistance, resistance to evaporation, etc.) .d.) compared with those produced by traditional technologies.
  • a liquid-glass binder As a rule, in domestic practice, as a liquid-glass binder, its own liquid glass is used in accordance with GOST 13078-81 or an aqueous solution of sodium silicate in accordance with GOST 13079-81.
  • the technology for preparing these reagents consists in fusing a mixture of quartz sand and soda to obtain a silicate block, which is sodium silicate, and then dissolving it in autoclaves in boiling water or an alkaline solution (V.I. Korneev, V.V. Danilov. Production and use of soluble glass. JI. Stroyizdat, 1991).
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) A number of methods are known from the prior art for the preparation of liquid-glass type binders for molding mixtures, based on traditional technological preparations of liquid glass.
  • autoclave alkaline dissolution is subjected to amorphous silica, industrial dust being used as a source.
  • USSR Na 1217551 is subjected to an autoclave alkaline treatment with an amorphous siliceous material, previously thermally prepared, a method for producing a silicate binder according to ed. St.
  • USSR 1243883 provides for the joint autoclave dissolution of sodium silicate and amorphous silica in an alkaline medium, and tripoli or diatomite are used as a source of amorphous silica.
  • An improvement in the autoclave technology is also known, which consists in leaching the material with a solution of sodium hydroxide in the presence of an anionic class surfactant, which intensifies the process and improves the quality of the product (ed. St. USSR N ° 1565565).
  • silicic acid sols which are aqueous dispersions of colloidal silica with a silica module of 25 and higher.
  • a silicon-containing binder (soluble alkali metal silicate) can be intensified and its siliceous modulus can be increased as a result of processing high-siliceous rocks with an alkaline solution containing alkali metal carbonate (SU 988767, A, 1973).
  • these methods also produce a binder with a low silicate module.
  • increasing the silica module is carried out by passing the solution through an electrodialyzer containing alternating anion and cation exchange membranes.
  • a method for producing silica is known, according to which a liquefied solution of sodium silicate is passed through an acidic ion exchange resin to reduce the content of alkali metal ions, resulting in a molar ratio of at least 10: 1 (England patent 816233, CL 22 M, 1967).
  • binders are mainly used for putties, in addition, the process of their preparation is also not without difficulties.
  • the resulting product is mainly used as a binder for paints in the manufacture of paper.
  • a known method of producing a silicon-containing (silica-containing) binder based on silica-containing raw materials (diatomite, 10-100 wt.% In the mixture (inorganic alkali binder and / or silicate block (RU 2064431 Cl, 07.27.1996).
  • this method also does not produce a binder with a high silicate (silica) module, which does not in turn make it possible to use it for a wide purpose: to obtain a wide range of products with desired properties (low water absorption, increased water resistance, strength, acid resistance, etc. )
  • a known method of producing a silica-containing binder including grinding a siliceous substance, mixing with alkali metal hydroxide and their subsequent interaction of the components of the mixture in the presence of water at 100 ° C, with the joint grinding of the components in a vibratory mixer, and subsequent interaction of the mixture with water performed in a vibrating mixer for 0.5-1.5 hours.
  • a siliceous substance use for example cullet. Get a binder with a module 1-2,3- (RU 2291106, Cl, 10.01.2007).
  • silica-containing binder based on an inorganic binder and silica-containing raw materials in which they are mixed in a high-speed mixer at a stirring speed of at least 2000 rpm and a vibration frequency of stirred particles of 3500-30000 Hz, while the inorganic binder is mixed with silica-containing raw materials with a particle size of from 0.5 to 2.0 mm or with pre-crushed silica-containing raw materials with a particle size of from 40 to 50 microns and water, while as an inorganic binder, use a silicate binder or alkali metal or ammonium hydroxide, use silica-containing raw materials with a moisture content of not more than 6% and SiO 2 content> 50 wt.%, use fresh, sea or mineralized water as water, and stirring is carried out over a period of 20 minutes to 10 hours in the following ratio of the components of the initial mixture, wt.%:
  • an amorphous silica-containing binder is obtained with a module of 15-30 and a density of 1.2-2.2 g / cm 3 with a fluidity of water, which has high wettability (RU 2236374, 09/20/2004).
  • this binder does not ensure the preservation of the necessary strength properties, water resistance and the possibility of obtaining on its basis a wide range of different materials.
  • a known method of manufacturing building products based on liquid glass by preparing a mixture containing liquid glass (91-96 wt.%), Hydrofluoric (hardening accelerator) (0.7-1.5 wt.%), Filler (perlite) (3- 7 wt.% ”) And water (0.3-0.6 wt.%), Drying it to a residual moisture content of 35-40%), grinding the resulting material, molding products from it and heating them to 200-400 ° C subsequent holding them at temperature and cooling (SU 643461, 03/14/1977).
  • the material obtained by this method has increased strength, but does not have sufficient water resistance (water absorption 11%, hydroscopicity 1.2%), acid resistance.
  • this method it is possible to obtain a water-resistant material by first mixing liquid soluble glass with dry mineral additives (chalk, lime, calcium chloride), drying the mass, crushing, and subsequent processing. Get the material, as described in the description of this known method, with great mechanical strength.
  • the method is technologically complex enough, does not allow to obtain a wide range of construction products. Water resistance data not applicable (SU 332431, 05.1935).
  • a known method for producing chemically resistant concrete based on a silicate binder in which high siliceous alkaline glass of a fraction of 0.315-1.25 mm containing 8-40 wt.% High silica alkaline glass of dust fraction up to 0.315 mm, ground quartz sand with a specific surface of 4500 cm 2 is mixed / g, ordinary quartz sand with a particle size of 1.4, quartzite crushed stone fractions 5-20 mm and water. The mixture is then molded, pressed and heat treated at 187 ° C and a pressure of 12 atm for 21 hours. A material is obtained having an acid absorption of 1.5-2.0 wt.%, A compressive strength of 112.5 MPa (SU 1025688, 06/30/1983). However, using these known methods, it is not possible to obtain products having both high strength properties and increased water resistance.
  • a known method of producing aluminosilicate material including the preparation of a raw mix of natural, clay material and water, molding the mixture, drying and firing.
  • inorganic glaze-forming substances are additionally introduced into the raw material mixture, and the molding of the product is carried out by filling with the raw material mixture a form in which gas-permeable gaskets are installed.
  • a predetermined part of the surface of the molded product is left open, and drying is carried out in an IR radiation stream with a wavelength of 5-10 ⁇ m with forced extraction.
  • substances selected from the range are used as glaze-forming substances: alumina, barium oxide, iron oxide, oxide, calcium, magnesium oxide, sodium oxide, zinc oxide, silicon dioxide. Enter them into the mixture in an amount of 5-10%.
  • the resulting materials have high monoporosity, but are mainly used as carriers in catalytic and sorption processes in the chemical industry (RU 2197424, 01.27.2003).
  • the manufacture of heat-insulating products is as follows.
  • An aqueous sodium hydroxide solution with a density of 1.3 is charged into a CA 400/300 V mixer-activator g / cm, aluminum hydroxide is gradually added in portions, a known amount of water glass with a density of 1.2 g / cm 3 is added thereto and stirred for 10-20 minutes.
  • Tripoli is added and mixed with a stirrer with a speed of 400-450 rpm.
  • the mixture is heated to a temperature of 65 ⁇ 5 ° C due to the interaction of chemical components, the mixture is stirred until the temperature of the mass begins to decrease.
  • the finished mixture is poured into molds of various types and sizes and incubated for 24 hours, then the molds are stacked in a furnace at a temperature of 300 ⁇ 25 ° C and kept in an oven for 2.5-3.5 hours, then they are removed and a receiver (thermos) , at a temperature of 60-70 ° C, incubated for 18 hours. Then the molds are taken out and folded out. Finished products are stored.
  • According to the known invention receive acid-resistant materials with increased water resistance and fire resistance, but not possessing simultaneously increased strength and thermal insulation properties.
  • Another method for the manufacture of building products is known (RU 2206536, 06/20/2003), including the preparation of a molding material from a silicate binder, silica filler, hardening accelerator and water, molding from the resulting mixture of products and drying them, using a silicate binder selected from the group of liquid glass , silicate block, sodium hydrosilicate, silica gel, siliceous filler with a moisture content of not more than 20% and a dispersion of 4-50 microns and 0.1-2.5 mm, the preparation of the molding mass with a moisture content of 6-10% is carried out with intensive alternating stitching to a homogeneous state by first co-grinding the specified silicate binder with 2-5 wt.% of the specified filler to its fineness of 4-50 microns and 0.1-2.5 mm, then introducing water and adding 20.0- to the resulting activated mixture 46.5 wt.% Of the specified filler with a dispersion of 4-50 microns and 24.5-63.9 wt
  • liquid glass is used, preferably in an amount of 0.5-15.5 wt.%
  • a silicate block with a dispersion of 4-20 microns preferably in an amount of 3.0-4.0 wt.%
  • Silica gel with a dispersion of 4-20 microns, preferably in 2.0-4.0 wt.%, and after drying, annealing is additionally carried out at 600-1000 ° C for 15-90 minutes.
  • the disadvantage of this method is primarily its complexity due to the need to introduce special curing additives, the need for a stage of drying of products, as well as insufficiently high strength properties of the obtained products.
  • Another method of manufacturing products based on a silica binder by preparing a molding mass from a silica binder and a silica aggregate, molding products from the obtained molding mass and subsequent heat treatment of the molded products, includes preparing a binder with a density of 1.1-2.1 g / cm "from the mixture containing an inorganic binder, a silicon-containing component (material) and water during intensive mixing in a high-speed mixer at the speed of their mixing 1500-2500 rpm, the vibration frequency of the stirred particles 2000-35000 Hz, heating to 80-90 ° C and then cooling it with stirring from 40 to 100 rpm for 10-12 hours at 15-25 0 C, the molding material is prepared by mixing 9.0–13.5 wt.% of the prepared silica binder and 86.5–91.0 wt.%
  • the technical task of the claimed group of inventions is to expand the range of silica binders and products obtained on its basis, simplify the process of manufacturing them, obtain binders with a stable high silica module, reduce their cost, as well as increase the strength and other operational properties (increased water resistance, reduced moisture absorption, for example) and the expansion of the raw material base, both due to mineral raw materials and industrial waste, is cheaper ie the resulting articles.
  • the stated technical problem is achieved by the method of producing a silica-containing binder based on an inorganic binder, a silica-containing component and water with intensive stirring, namely, that the mixing is carried out in the presence of hydrofluoric salts, taken in an amount of from 0.5 to 10.0 wt.%
  • alkali metal or ammonium hydroxide, or a silicate bond is used as an inorganic binder, as a silica-containing component use a silica-containing component with a particle size of from 0.2 to 20.0 mm or pre-crushed to a particle size of from 40 A ° to 60 ⁇ m, selected from the group comprising silica sand or quartz flour with a moisture content of not more than 4%, quarry clays with a moisture content of more than 10%, calcined clays, loams, loamy sand, loess deposits, silica fume obtained from ferroalloy production wastes, stone processing wastes obtained
  • a silica binder with a density of 1.3-2.4 g / cm 3 is first prepared (prepared) module 15-30 from a mixture containing an inorganic binder, silica-containing component, water and hydrofluoric acid salt in an amount of 0.5-10.0 wt.% based on the mixture, and with their intensive mixing in a high-speed mixer with a stirring speed of 1500-6000 rpm, a particle vibration frequency of 2000-45000 rpm, heating 80-90 ° C or when exposed to electric current with a voltage of 15-40 W and a current of 6OA, followed by cooling silica binder with constant stirring at a speed of from 40 to 100 rpm at 15-25 0 C for 10-12 hours or using air aeration at 10-20
  • the preparation of the molding mass is carried out by mixing 9.0-13.5 wt.% Of the obtained silica binder and 86.5-91.0 wt.% Silica filler with a moisture content of not more than 6% and a dispersion of 4-50 microns or 60-150 microns, or 0.2- 25 mm, which is used as a variety of sand, granite, basalt, vermiculite
  • a silicate binder is used, selected from the group including sodium hydrosilicates, water glass, silicate block, cullet formed during the production or use of glass, silica sol, silica gel, aluminosilicates, and fresh water, sea water, water are used as water mineralized.
  • Silica-containing raw materials are used, for example, silica sand, silica flour with a SiO 2 content of up to 99 wt.%, And a moisture content of not more than 4%, silica fume obtained from ferroalloy production waste, stone processing waste obtained by sawing or grinding , for example, granite, or in the production of crushed granite, hydromica, such as used in the production of vermiculite or expanded perlite, as well as various clays (quarry with a moisture content of not more than 10%) calcined, loams, sandy loam, loess deposits.
  • silica sand silica flour with a SiO 2 content of up to 99 wt.%, And a moisture content of not more than 4%
  • silica fume obtained from ferroalloy production waste for example, granite, or in the production of crushed granite
  • hydromica such as used in the production of vermiculite or expanded perlite, as well as various clays (quarry with a moisture
  • hydrofluoric acid salt in the method according to the invention in particular, calcium fluoride, sodium fluoride, sodium silicofluoride, aluminum fluoride and others are used.
  • silicate block anhydrous glassy mass of various colors in powder form or in the form of pieces from 0.1 to 25 mm in size
  • waste from the production and use of window and technical glass for example, with a SiO 2 content of 71.2-72.8 wt.% as well as silica gels and silica sols
  • silica gel is a metallurgical waste product having the following composition in wt.%: SiO 2 - 88.2, H 2 O - 1.7, other impurities 8.3, Fe 2 Os - 0.035, Al 2 Os - 0.16, Na 2 O - 1.86, SO 4 - 0.12, (SU 1724638, 1989) and others, for example, waste from the production of aluminum fluoride (SU 1121233, 1986).
  • alkali metal hydroxides for example, sodium hydroxide is used (as it is preferable due to its lower cost in comparison with potassium hydroxide), caustic soda.
  • silica-containing component in the preparation of the binder a silica-containing material with a particle size of 0.2 to 20 mm from 40 A to 60 ⁇ m is used.
  • Fresh water is used as water in the preparation of the binder.
  • silica-containing component in the preparation of the inorganic binder in the method according to the invention various sands (sea, river, quarry), quartz sand with a moisture content of not more than 4%, clays, for example, quarry sand with a moisture content of more than 10%, calcined clay, loam, sandy loam, are used , loess deposits, silica fume obtained from ferroalloy production wastes, waste from stone processing or grinding, for example, granite, or in the production of crushed granite, various hydromica, in particular, used in production vermiculite or expanded perlite, amorphous silica-containing mineral raw materials, for example, diatomite, tripoli.
  • a silica-containing material with a particle size of 0.2-20.0 mm or from 40 A to 60 ⁇ m is used as a silica-containing component in the preparation of the binder.
  • silica-containing aggregate in the preparation of the molding material in the method according to the invention, various sands (river, marine, quarry), granite, basalt, vermiculite, expanded perlite sand, expanded clay, hydromica, metallurgical slag, coal slag and ash, expanded clay production waste are used, stone and stone processing, a mixture of amorphous silica with wood processing waste (sawdust, shavings) or agricultural processing waste, such as, in particular, a fire from processing flax, straw, and shel ha sunflower and others.
  • various sands (river, marine, quarry), granite, basalt, vermiculite, expanded perlite sand, expanded clay, hydromica, metallurgical slag, coal slag and ash, expanded clay production waste are used, stone and stone processing, a mixture of amorphous silica with wood processing waste (sawdust, shavings) or agricultural processing waste, such as, in particular, a fire from processing flax, straw, and shel ha sunflower
  • silica-containing aggregate with different dispersion for example, with a dispersion of 4-50 microns or
  • the method is characterized by the fact that, as an inorganic binder, alkali metal or ammonium hydroxide is used, a silicate binder selected from the group including sodium hydrosilicates, sodium, potassium, glass, silicate block, glass cullet formed during the production or use of glass (window, technical), silica sols, silica gels, aluminosilicates.
  • a silicate binder selected from the group including sodium hydrosilicates, sodium, potassium, glass, silicate block, glass cullet formed during the production or use of glass (window, technical), silica sols, silica gels, aluminosilicates.
  • the binder is used as an inorganic binder:
  • sodium hydrosilicates in the form of semi-aqueous sodium hydrosilicate (Na 2 SiO 2 Os-O 3 SH 2 O), three-aqueous hydrosilicate (Na 2 SiO 2 O 5 -CH 2 O), nine-water hydrosilicate (Na 2 SiO 2 O 5 -9H 2 O ), sodium hydro polysilicate (Na 2 O 18SiO 2 -4H 2 O), sodium hydrometasilicate (monovalent (Na 2 SiO 3 -H 2 O, two-, three-, four-water and further, up to the fourteenth sodium hydrometadivicate);
  • - silicate block anhydrous glassy mass of various colors in powder form or in the form of pieces from 0.05 to 10 mm. Get it, for example, by fusing a mixture of quartz sand with soda or potam (soda can be replaced with sodium sulfate) until a homogeneous liquid The melt discharged from the furnace, when slowly cooled in air, solidifies in the form of a solid monolith.
  • silica gels sica sols
  • colloidal silica with high values of silica modulus (with a module of 25 and above).
  • silica gel as a metallurgical waste
  • silica gel (as a metallurgical waste) of the following composition can be used: (SiO 2 - 88.2 wt.%, H 2 O - 1.7 wt.%, Pp-8.3 wt.
  • silica gel which is a waste product of the production of aluminum fluoride (SU 1121233).
  • silicate alkaline glass for example, with a SiO 2 content of 71.2-72.8 wt.% (SU 1112724).
  • the method uses a dry silicate binder (in the form of hydrated powders, amorphous and crystalline), crushed with a dispersion of from 40 A to 60 microns.
  • aluminosilicates which use natural mineral raw materials, for example, clays, loams, sandy loam, burnt or unburnt clays, loess deposits, clay bricks and industrial wastes, for example, metallurgical slags and ashes, and CHP slags formed as a result of burning coal (black or brown, or peat), with an Al content (in the form of oxides or salts) of more than 0.5% (by weight of dry matter).
  • silica-containing binder in the implementation of the method according to the invention, various silica-containing components (materials) with a SiO 2 content of at least 40% are used, such as, for example, silica sand, silica flour, SiO 2 content up to 99 wt.%, Ditomite, tripoli , marshalite (amorphous silicas), flasks, for example, of chemical composition: SiO 2 - 69-89, Al 2 O 3 - 3.94-11.6, TiO 2 - 0.16-0.55, Fe 2 O 3 + FeO- 1.44-3, 6, CaO - 0.2-0.9, MgO - 0.5-1.2, Na 2 O - 0.08-1.1, K 2 O -0.7- 1.53, MnO 5 Ol (% by weight of dry matter), silica fume obtained industrially, waste from stone processing, e.g. imer, granite, silica-containing minerals formed as a result of volcanic activity (volcanic slag, pu
  • the humidity of the silica-containing material (component for the preparation of an inorganic binder), as a rule, for example, when using crushed material, for example, quartz sand, is not more than 6%, when using, for example, quarry clay it is more than 6% to 100%, and when the use, for example, of sawing or grinding waste of granite with a moisture content of more than 20%, up to an aqueous suspension.
  • the fractional composition (dispersion) of a silica-containing material used as a silica-containing component in the preparation of a silica-containing binder in the method according to this invention is in the range from 5 ⁇ m (waste sawing and grinding of granite, hydromica for the production of perlite sand of the Magadan deposit) to 20 mm (brick fight, expanded clay production waste, cullet); silica-containing materials, such as various sands, waste, screening during the production of crushed granite, are also preliminarily crushed to a size of less than 60 microns.
  • the mixing time of the silicon-containing material component to obtain a binder with an inorganic binder is selected, for example, 10-30 minutes when using material with fineness of less than 30 mm (expanded clay production waste, cullet, brick fight, tuffs, amorphous silicas, tripoli, etc.), as well as for pre-ground material with a fineness of 60 microns or less (for example, quartz sand); and for silica-containing material without prior grinding (various sands, granite screenings, metallurgical slag, coal ash and slag of the CHP plant) it is 3-12 hours.
  • silica-containing component in the preparation of the binder is carried out at 80-90 0 C, and this temperature is maintained throughout the entire preparation of the binder; mixing is carried out in the presence of hydrofluoric acid salt (CaFg, NaF, AlF 3 , sodium silicofluoride and others). Subsequent cooling of the prepared binder is also carried out with constant stirring at a speed of 40 to 100 rpm, for example, using a propeller-type device or using air aeration for 8-12 hours at an ambient temperature of 10-20 ° C. under such conditions, the preparation of the binder is an increase in the density of the binder.
  • hydrofluoric acid salt CaFg, NaF, AlF 3 , sodium silicofluoride and others
  • a binder prepared using silica sand as a silica-containing component and sodium hydroxide as an inorganic binder first has a density of 1.63 g / cm, and after cooling under the above conditions, its density increases to 1.71 g / cm 3 .
  • Mixing the inorganic binder with a silica-containing component in the preparation of the binder used in the method according to the invention is carried out in various mixers at a mixing speed of 2000-45000 Hz.
  • a binder is obtained with a density of 1.3-2.4 g / cm 3 , which has a fluidity of water, a high wetting ability, and does not coagulate with the further addition of a silica-containing aggregate (ground sand, vermiculite, perlite sand, etc.), i.e. . it is uniformly distributed over the entire volume of the mixture-molding material, which contributes to the production of high-strength products.
  • a silica-containing aggregate ground sand, vermiculite, perlite sand, etc.
  • a silica-containing aggregate with a dispersion in the range from 4OA to 25 mm is used, in particular quartz sand - a fraction with a dispersion of 4-50 microns or a fraction with a dispersion of 0.4-2.5 mm, or a fraction with a dispersion of 60-120 microns or various mixtures thereof.
  • a method of obtaining a silica binder, which is one of the inventions of the claimed group, is as follows. Example 1
  • Silica-containing raw materials are loaded into a high-speed rotor-stator mixer, for example, sand (pre-crushed silica-containing raw materials) with a particle size (dispersion) of from 4OA to 60 ⁇ m; silicate bond or sodium hydroxide (in solid state or in the form of a solution) and water are also loaded there (fresh, marine or mineralized) and a hydrofluoric acid salt, for example calcium fluoride (CaF 2 ).
  • a mixing speed of at least 1,500 rpm and a vibration frequency of the mixing particles of 2000-45000 Hz, for example, within 10 minutes - 0.5 hours or 8-12 hours.
  • Mixing can also be carried out under the influence of an electric field with a voltage of 15-40 W and a current strength of 60A.
  • the mixture is cooled with constant stirring at a speed of 40 to 100 rpm at 15-25 ° C for 10-12 hours or using air aeration at 10-20 0 C for 6-11 hours to obtain a binder with a density 1.3-2.4 h g / cm, which is a homogeneous homogeneous product having a fluidity similar to water, with a silicate module of 25.0.
  • silica-containing binder uses fresh, for example industrial, water, sea water, mineralized water, which allows the method according to the invention to be carried out in various environmental conditions, as well as to utilize various technical water, thereby improving the surrounding ecology.
  • various grinding devices and various mixing devices are used, which provide preliminary grinding of the silica-containing raw materials to the required predetermined size and effective mixing of the initial mixture.
  • roller and disk mills various dissolvers, ball mills, bissors; high-speed mixers - disk mixers, disk-propeller and disk-paddle mixers, mixers with an anchor mixer, high-speed rotor-stator mixer, planetary mixer, screw, planetary mixers with three-dimensional movement of spiral-tape working bodies, providing mixing at a mixing speed of at least 1500 rpm and the oscillation frequency of the mixed particles 2000-45000 Hz.
  • the preferred mixing time is 8-10 hours, in the case of using pre-crushed silica-containing raw materials, the mixing time with inorganic binder and water is from 10 minutes to 0.5 hours.
  • various grinding devices and various mixing devices are used, which provide both preliminary grinding, if necessary, of silica-containing raw materials to the desired specified size, and effective mixing of the initial mixture in the preparation of an inorganic binder and then mixing it with a placeholder.
  • Such devices include roller, shock-centrifugal and disk mills, various dissolvers, ball mills, bissors, forced-action mixers, disk mixers, disk-propeller and disk-paddle mixers, anchor mixers, high-speed rotor-stator mixer, planetary mixers, screw, planetary mixers with three-dimensional movement of spiral-tape working bodies, providing mixing at a mixing speed of from 1500 rpm to 2500 rpm
  • various pigments and dyes of inorganic and organic origin alkali-resistant and lightfast
  • inorganic and organic origin for example, titanium dioxide, zinc, iron, ferrophosphoric pigments, chalk, ocher, crown orange, chromium oxide, mummy, red iron, Mars red and brown, ultramarine, etc.
  • the pigments are also introduced in powder form in an amount of preferably up to 5%.
  • the molding of products is carried out, for example, by the method of semi-dry pressing directly on pallets (on presses equipped with a dosing and feeding system for pallets) or without pallets with a removable mechanism for feeding raw materials to the conveyor, for example, with a pressing force of 150 to 600 kg / cm 2 .
  • the molding of products by the method according to the invention can also be carried out, for example, by casting (vibration casting), vibrocompression or surface vibration compaction.
  • a silica-containing binder is prepared based on a mixture containing an inorganic binder, water, a silica-containing component (material).
  • Silica-containing raw materials such as sand, with a particle size (dispersion) of 0.2 to 20 mm or a grinder (ball mill) pre-ground silica-containing raw materials with a particle size (dispersion) of 4OA to 60 ⁇ m are loaded into a high-speed rotor-stator mixer; silicate bond or sodium hydroxide (in solid state or in the form of a solution) and water (fresh, marine or mineralized) are also loaded there.
  • Intensive mixing of this mixture is carried out when heated to 90 ° C and at a stirring speed of at least 1500 rpm and an oscillation frequency of the mixing particles of 2000-45000 Hz for a time sufficient to achieve the required density of 1.47 g / cm 3 , for example 10- 30 minutes or 1-8 hours.
  • the mixture is subjected to shock-shear (deformation) and a homogeneous homogeneous product is obtained.
  • the prepared binder is cooled in a container with constant stirring at a stirring speed of 100 rpm for 10 hours at 15-25 ° C.
  • the obtained inorganic binder has a density after cooling of 1.57 g / cm 3 .
  • the molding mass is prepared by mixing in a planetary mixer 9.0 wt.% Of the obtained binder and 91.0 wt.% Silica-containing aggregate, in particular a mixture of amorphous silica (tripoli) with a fineness of 50 ⁇ m with sawdust when they are contained in a mixture of 5- 15 wt.%. Then carry out the final homogenization of the molding material (mixture), by further mixing in a mixer, for example, a screw type. The resulting molding material is fed to a press, where directly on pallets semi-dry pressing of products with a force of 2.5-5 kg / cm 2 is carried out, and then the products are heat-treated at 90 ° C. Get heat-insulating building products having the properties shown in Table 2.
  • Products are obtained using inland sand as a filler of a silica-containing and silica-containing component (material) in the preparation of an inorganic binder.
  • An example implementation of the method according to the invention is illustrated using an exemplary production flow chart (see drawing in Fig. 1).
  • Sand is delivered to production by road or rail, which depends on the distance of its delivery to the place of production, production volume and transportation cost.
  • Unloading of sand is carried out in the receiving hopper 1, equipped with a ripper 2, which ensures the destruction of lumps, the formation of which is possible especially in winter, and a uniform supply of sand to the conveyor 3, feeding sand to the elevator 4.
  • Elevator 4 sand is loaded into the receiving hopper 5 to the conveyor 6 s a system of unloading knives, which ensures uniform distribution of sand over the area of the sand storage warehouse 7.
  • a feeding system for drying 8 for example, with a clamshell crane, sand is fed into the drying drum 10 s receiving hopper 9, which provides uniformity and continuity of its receipt by the drying drum.
  • sand drying occurs, but also possible organic inclusions, for example, shells or algae, burn out.
  • sand passes through a hopper 11 into a sieve system 12, where larger fractions, for example, pebbles, are removed from the sand.
  • the resulting screening conveyor 13 is sent to the dump. Further screening can be used as coarse aggregate in the manufacture of any product, such as blocks, as a bedding on roads or used for other purposes. Dry sand with a moisture content of not more than 6%, the screened sand is conveyed by the conveyor 14 to the storage hopper 15 for storage and further distribution along the production line.
  • sand is supplied to the grinder 17, for example, a centrifugal mill, in which it is crushed to the required dispersion with separation into fractions in classifiers, for example, fractions of 10-30 ⁇ m and 60-120 ⁇ m.
  • the mill is equipped with an air filter, for example, a bag filter.
  • a fraction of 1-30 ⁇ m is partially fed to the binder preparation department, and by the feeder 24 to the bunker-accumulator of crushed sand 25, the charge preparation department.
  • crushed sand is stored in a raw material warehouse 21, which consists of containers for crushed sand, water and an inorganic sodium hydroxide binder.
  • the warehouse can be made in various versions: in the form of a single block system with a dosing device for dry and liquid components and feeding them to the mixer 22 at the same time or as separate containers equipped with independent dispensers and systems for feeding components to the mixer 22 for preparing the binder.
  • the mixer 22 consists of a direct mixing device, for example, a rotary pulsation apparatus, a container for cooling the binder, and a storage container for the binder 27 with a dispenser and a system for supplying it to the mixer 29 for preparing the raw material charge.
  • the cooling capacity of the binder and the storage hopper are equipped with devices that ensure constant mixing of the binder, for example, propeller type or air aeration.
  • the preparation of the binder is carried out in accordance with the method for preparing the silica-containing binder described in this application: at a stirring speed of 1500 rpm, heating to 80 ° C, a vibration frequency of the mixed particles of 45000 Hz, cooling with stirring at a speed of 100 rpm at 25 0 C.
  • the hopper 26 equipped with a dispenser. From the silos 25 of crushed sand and 26 of pure sand, through the batchers, these components are sent to a conveyor 28, which feeds them to the preliminary mixer of the mixture 29, for example, of a planetary type, in which they are mixed until a homogeneous dry mass is obtained. Then into the mixer 29 through the dispenser and the feed system of the hopper 27 is fed binder and it is mixed with dry components to obtain a homogeneous mass, in which there are small lumpy inclusions.
  • the mixture is sent to the mixer 31 of the final preparation, for example a screw type.
  • the finished homogenized mixture is fed to the storage hopper 32.
  • the finished mixture is fed to the press 33, equipped with a system for its dosage and supply of pallets. Pressing of products with a force of 200-400 kg / cm 2 is carried out directly on pallets, which are conveyed by the conveyor 34 to the heat treatment department, into the continuous furnace 35. in which at a temperature of 750-950 0 C the products are fired without preliminary drying.
  • the energy carrier can be used gaseous, liquid fuel, infrared radiation or microwave radiation.
  • the pallets with finished products by conveyor 36 are fed to the baler 37, where the products are stacked on pallets and sent to the finished goods warehouse 39. Pressed pallets released by the conveyor 38 from the finished products are returned to the press equipment.
  • Table 3 presents the options for implementing the method according to the invention according to example 3 and the properties of the resulting products.
  • Example 4
  • the method according to the invention is carried out using a silica-containing component in the preparation of an inorganic binder of aluminosilicates.
  • aluminosilicate raw materials for example, clay with a particle size (dispersion) of less than 1 ⁇ m
  • a mixer with water fresh, marine or mineralized
  • Mixing is carried out for a time sufficient to obtain a homogeneous (homogeneous) aqueous suspension, for example 5-20 minutes, in mixers with a rotational speed of the mixing device, for example from 1500 to 2000 rpm.
  • a silicate bond or sodium hydroxide in solid or soluble form
  • the mixture is subsequently mixed while heating to 90 ° C, a stirring speed of 1500 rpm, an oscillation frequency of the mixed particles of 2000 Hz.
  • the binder is cooled with stirring at a stirring speed of 100 rpm for 10 hours at 15-25 ° C.
  • the ratio between the inorganic binder and the aluminosilicate material is 13.5 wt.% And 86.5 wt.%, Respectively.
  • Get a binder with a density of 1.75 g / cm Further, analogously to example 1, the molding material is prepared. The products are molded and fired at 750-950 0 C. Thermal insulating products with increased fire resistance, strength properties, acid resistance are obtained.
  • amorphous silica for example, tripoli or industrial silica fume.
  • the molding force is limited to small values, for example, with a force of 1 kg / cm, heat-insulating products with a compressive strength of up to 10 kg / cm and a thermal conductivity of 0.03 to 0.051 W (m * K) are obtained, which is better than similar indicators of known mineral wool heaters.
  • the heat treatment temperature is limited to 400-600 ° C.
  • the products When using fillers having the properties of increasing the volume of products after pressing, for example wood sawdust, the products must be kept under load for 5-15 minutes, then sent to heat treatment. Since this filler is classified as combustible, the processing temperature is limited, for example, to 90 ° C, and the heat treatment time is 1–2 hours.
  • Coloring of products is carried out, if necessary, by introducing pigments, for example, of the oxide type or in the form of alkali metal salts, into the molding mass (mixture) or inorganic silicon-containing binder.
  • tables 4, 5 and 6 show the properties of products obtained by the method according to the invention using expanded clay (table 4), perlite (table 5) and vermiculite (table 6) as siliceous aggregates.
  • Using the semi-dry pressing method allows you to quickly switch to production from one product to another by replacing the dies and punches on the press equipment, adjusting the pressing force and, if necessary, the temperature regime of processing. For example, when switching production from brick to paving or wall blocks, it is enough to replace the matrix with the punch, because the composition of the charge, the pressing force and the heat treatment mode remain the same.
  • this technology allows you to create a material with strength characteristics from 5 kg / cm 2 to 40 kg / cm 2 and a thermal conductivity from 0.030 to 0.051 W / (m * K ) Industrial applicability.
  • tables 1-6 which show other examples of the method for producing a silica binder according to one of the inventions of the claimed group and its properties (table 1), as well as examples of the method for producing building materials and products, which is another invention of the claimed group of inventions, based on silica binder and data on the properties of the resulting products.
  • the data given in the tables 1-6 indicate the achievement of the technical task of the claimed group of inventions, i.e. about obtaining an inexpensive, environmentally friendly binder with good properties that allow you to use it, in particular, to obtain a wide range of environmentally friendly building materials and products with high strength properties, low moisture absorption, etc.
  • the binder obtained by the claimed method is used to obtain various building materials and products by subsequent molding, mix it with various target additives, such as fillers, curing additives, pigment dyes and other additives, depending on the specific application of the product by simple compression molding or by the shock-press method, then the molded products are dried, if necessary, heat treated (firing) at 200-1200 ° C.
  • Binder is also used for the preparation of various paints, impregnations, putties, fire retardant coatings and products. Products and coatings with its use are water resistant, have little moisture absorption (almost 0%), are acid resistant, weather resistant, and have good strength properties.
  • Fig. 1 a diagram of the organization of production (Fig. 1) of products using a silicon-containing binder (“ceramic-ceramide” technology) and a list of items indicated in this diagram. A list of the main technological areas and the equipment included in them, indicated in the diagram (Fig. 1). Reception Department:
  • charge preparation department 22 - a set of equipment for preparing a binder with a storage and supply system for charge preparation departments; charge preparation department:

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам получения экологически чистого кремнеземсодержащего связующего и получению на его основе различных строительных материалов и изделий с различными потребительскими свойствами (штучные материалы - кирпич, стеновые блоки, изделия тротуарного мощения, бордюры, фасадные и половые плитки, изделия в виде скорлупы, сегментов, труб) а также для красок, покрытий, пропиток, получаемых с использованием дешевого минерального сырья и отходов различных производств. Способ осуществляют путем перемешивания неорганической связки (силикатная связка или гидроксид щелочного металла или аммония) с кремнеземсодержащим сырьем с размером частиц от 0,2 до 20,0 мм или предварительно измельченного до размера частиц от 40А до 60 мкм, с влажностью не более 4% (песок кварцевый или мука) или глины с влажностью более 10%, с водой (пресной, морской или минерализованной) в присутствии соли плавиковой кислоты. Перемешивание осуществляют в высокоскоростном смесителе со скоростью перемешивания, по меньшей мере 1500 об/мин, частоте колебаний перемешивающихся частиц 2000-45000 Гц в течение определенного времени, последующего охлаждения при перемешивании. Достигают плотность 1,3-2,4 г/см3. Получают продукт с высоким модулем силикатным (М=15-30). Готовят высоконаполненную формовочную смесь смешением этого связующего с кремнеземсодержащим наполнителем. Массу гомогенизируют. Отформованные изделия подвергают термообработке при температурах, которые выбирают в зависимости от типа заполнителей (горючие или негорючие). Использование этого связующего позволяет получить материалы с высокой водостойкостью, кислотостойкостью, атмосферостойкостью, хорошими прочностными свойствами.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО
СВЯЗУЮЩЕГО И ИЗДЕЛИЙ, МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО СВЯЗУЮЩЕГО
Описание изобретения. Назначение изобретения.
Изобретение относится к способам получения кремнеземсодержащего связующего (вяжущего) которое находит широкое применение при получении на его основе различных строительных материалов и изделий с различными потребительскими свойствами, например красок, покрытий, пропиток, а также таких строительных изделий, в частности, как штучные материалы как кирпич, стеновые блоки, изделия тротуарного мощения, бордюры, фасадные и половые плитки, так и различные изделия в виде скорлупы, сегментов, труб колец, обладающих повышенными прочностными и иными свойствами, устраивать тротуарное и дорожное монолитное покрытие, на базе кремнеземсодержащего связующего с использованием дешевого минерального сырья и отходов различных производств.
По своей сути данная технология базируется на стыке бетонной технологии с применением традиционных вяжущих (цемента, щелочных силикатов и т.д.), керамической технологии (создание прочного изделия методом спекания) и устройства дорожного покрытия. При производстве большой группы строительных изделий (кирпича, плиток, блоков) она может быть альтернативной к производству традиционных материалов на основе минеральных вяжущих или керамики. В ряде случаев она позволяет осуществлять производство высококачественных материалов и изделий с использованием нетрадиционных заполнителей, например отходов переработки продукции сельского хозяйства, получать различные материалы с более высоким эксплуатационными характеристиками (прочностными, морозостойкостью, теплопроводностью, пористостью, кислого- и щелочестойкостью, стойкостью к испарению и т.д.) по сравнению с выпускаемыми по традиционным технологиям.
Предшествующий уровень техники.
Как правило, в отечественной практике в качестве жидкостекольного связующего применяется собственное жидкое стекло по ГОСТ 13078-81 или водный раствор силиката натрия по ГОСТ 13079-81. Технология приготовления этих реагентов заключается в сплавлении смеси кварцевого песка и соды с получением силикат-глыбы, представляющей из себя силикат натрия, и последующим растворением ее автоклавах в кипящей воде или щелочном растворе (В.И. Корнеев, В. В. Данилов. Производство и применение растворимого стекла. JI. Стройиздат, 1991). Другим вариантом является непосредственное растворение высокочистого кварцсодержащего сырья в концентрированных растворах едкого натрия при повышенном давлении и температуре (П.Н. Григорьев, М.А. Матвеев. Растворимое стекло. M. «Пpoмcтpoйиздaт», 1956). Оба способа энергоемки и требуют применения специального оборудования для работы при высоких давлениях и температуре — автоклавов.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Из уровня техники известен целый ряд способов приготовления связующих жидкостекольного типа для формовочных смесей, основанный на традиционных технологических приготовлениях жидкого стекла. В частности, по авт св. СССР N° 1072980 автоклавному щелочному растворению подвергают кремнезем аморфной модификации, в качестве источника которого используют промышленные пыли. По авт. Св. СССР Na 1217551 автоклавной щелочной обработке подвергают аморфный кремнеземистый материал, предварительно термически подготовленный, способ получения силикатного связующего по авт. св. СССР 1243883 предусматривает совместное автоклавное растворение силиката натрия и аморфного кремнезема в щелочной среде, причем в качестве источника аморфного кремнезема используют трепел или диатомит. Известно также усовершенствование автоклавной технологии, заключающейся в выщелачивании материала раствором едкого натрия в присутствии поверхностно-активного вещества анионного класса, что интенсифицирует процесс и повышает качество продукта (авт. св. СССР N° 1565565). Известен также способ получения силиката калия путем растворения диоксида кремния в едком калии при 20-60° С, т.е. без применения автоклавов, но при этом предъявляются высокие требования к измельчению сырья до крупности менее 40 мкм (авт. св. СССР Ns 1087464). Основным недостатком растворимого жидкого стекла как связующего является его высокая водорастворимость, что прежде всего связано с выщелачиванием щелочных ионов. Поэтому к одному из приемов достижения водостойкости (низкого водопоглощения) покрытий и изделий, и материалов на его основе является повышение кремнеземистого модуля связующего, например до значений 4-25 и выше, т.е. получение низкощелочных силикатных (кремнийсодержащих) связующих, относящихся к области «пoлиcиликaтoв», золей кремнекислоты, представляющих собой водные дисперсии коллоидного кремнезема с кремнеземистым модулем 25 и выше.
Процесс получения кремнийсодержащего связующего (растворимого силиката щелочных металлов) может быть интенсифицирован и повышен его кремнеземистый модуль в результате обработки высококремнеземистых пород щелочным раствором, содержащим карбонат щелочного металла (SU 988767, А, 1973). Однако эти способом получают связующее также с невысоким силикатным модулем.
Известен ряд способов получения золей кремниевой кислоты с повышенным модулем (авт. св. ЧССР 239299; патент ГДР 237299) и полисиликатов щелочных металлов (EP 0141516).
Согласно этим способам повышение кремнеземистого модуля осуществляют пропусканием раствора через электродиализатор, содержащий чередующиеся анионо- и катионообменные мембраны. В частности известен способ получения кремнезоля, согласно которому разжиженный раствор силиката натрия пропускают через кислотную ионно- обменную смолу для уменьшения содержания ионов щелочных металлов, что приводит к получению молярного соотношения не менее 10:1 (патент Англии 816233, кл. 22 M, 1967).
Или известен другой способ, по которому силикат натрия нейтрализуют кислотой до осаждения силикатного ила, после чего его подвергают синерезису, отжимают, промывают для удаления солей, заливают слабым щелочным раствором и затем прогревают в автоклаве при 80-200° С несколько часов (US 2914413, 1968).
Однако полученные связующие в основном используют для замазок, кроме того, процесс их получения также не лишен сложностей. Известен способ получения гидрозоля диоксида кремния, используемого в качестве связующего при изготовлении красок, оболочковых форм для точного литья, для гидроизоляционного материала, согласно которому осуществляют ионообменную конверсию раствора силиката натрия в поликремниевую кислоту, стабилизацию ее натрийсодержащим раствором и термообработку полученного гидрозоля SiO2 острым паром при 100° С и атмосферном давлении 2,5-3 ч (RU 2124474 Cl, 10.01.1999). Полученный продукт в основном используют в качестве связующего для красок, в производстве бумаги.
Известен другой способ получения связующего, используемого для получения строительных огнестойких и теплоизоляционных материалов путем предварительного измельчения кварцевого песка до удельной поверхности 7000-49000 cм2/г, взаимодействия его с неорганической связкой — гидроксидом щелочного металла (с концентрацией его 12-47 мac.%) при 115-250° С и давлении 2,5-80 ати. Получают продукт с модулем 1-4,2 и плотностью - 1,2-1,55 г/см3 (RU 2049060 Cl,23.12.1992). Однако он также технологически сложен, т.к. требует использования повышенной температуры и давления, а полученный продукт имеет невысокий модуль.
Известен способ получения кремнийсодержащего (кремнеземсодержащего) связующего на основе кремнеземсодержащего сырья (диатомита, 10-100 мac.% в шихте (неорганической связки-щелочи и/или силикат-глыбы (RU 2064431 Cl, 27.07.1996).
Однако и данным способом не получают связующее с повышенным силикатным (кремнеземистым) модулем, что не позволяет в свою очередь использовать его по широкому назначению: для получения широкого ассортимента изделий с заданными свойствами (низким водопоглощением, повышенной водостойкостью, прочностью, кислотостойкостью и т.д.). Известен способ производства кремнеземсодержащего связующего (типа жидкого стекла), включающий размол кремнесодержащего вещества, смешение с гидроксидом щелочного металла и их последующее взаимодействие компонентов смеси в присутствии воды при 100° С, при этом совместный размол компонентов идет в вибросмесителе, а последующее взаимодействие смеси с водой выполняют в вибрационном смесителе в течение 0,5-1,5 часов. В качестве кремнесодержащего вещества используют например стеклобой. Получают связующее с модулем 1-2,3- (RU 2291106, Cl, 10.01.2007).
Известен другой способ получения кремнийсодержащего (кремнеземсодержащего) связующего на основе неорганической связки и кремнеземсодержащего сырья в котором осуществляют перемешивание их в высокоскоростном смесителе при скорости перемешивания по меньшей мере 2000 об/мин и частоте колебаний перемешиваемых частиц 3500-30000 Гц, при этом перемешивают неорганическую связку с кремнеземсодержащим сырьем с размером частиц от 0,5 до 2,0 мм или с предварительно измельченным кремнеземсодержащим сырьем с размером частиц от 40 до 50 мкм и водой, при этом в качестве неорганической связки используют силикатную связку или гидроксид щелочного металла или аммония, используют кремнеземсодержащее сырье с влажностью не более 6% и содержанием SiO2 > 50 мac.%, в качестве воды используют пресную, морскую или минерализованную воду, а перемешивание осуществляют в течение времени от 20 мин до 10 ч при следующем соотношении компонентов исходной смеси, мac.%: Вышеуказанное кремнеземсодержащее сырье - 15-65 Силикатная связка или гидроксид щелочного металла или аммония - 5-30
Вода пресная или морская, или минерализованная - остальное.
В результате осуществления способа получают аморфное кремнеземсодержащее связующее с модулем 15-30 и плотностью 1,2-2,2 г/см3 с текучестью воды, обладающее высокой смачиваемой способностью (RU 2236374, 20.09.2004).
Однако данное связующее не обеспечивает сохранение необходимых прочностных свойств, водостойкости и возможности получения на его основе широкого ассортимента различных материалов. Известен способ изготовления строительных изделий на основе жидкого стекла путем приготовления смеси, содержащей жидкое стекло (91-96 мac.%), кремнефтористоводородную (ускоритель твердения) (0,7-1,5 мac.%), наполнитель (перлит) (3-7 мac.%») и воду (0,3-0,6 мac.%), сушки ее до остаточной влажности 35-40%), измельчения полученного материала, формования изделий из него и нагрева их до 200-400°C последующей выдержкой их при температуре и охлаждением (SU 643461, 14.03.1977). Материал, полученный данным способом, обладает повышенной прочностью, но не обладает достаточной водостойкостью (водополощение 11 %, гидроскопичность 1,2%), кислотостойкостью.
Известен способ производства термоизоляционных изделий из жидкого стекла, обращенного нагреванием в мелкопористую массу, при котором жидкое стекло дробят на куски желаемых размеров, набивают эти кусочки в металлические разборные формы и нагревают до 300-350° С несколько часов (3-4 ч). По этому способу можно получить водоупорный материал смешением сначала жидкого растворимого стекла с сухими минеральными добавками (мел, известь, хлористый кальций), подсушиванием массы, дробления и последующей вышеуказанной обработкой. Получают материал, как указано при описании данного известного способа, обладающий большой механической прочностью. Способ технологически достаточно сложен, не позволяет получать широкий ассортимент строительных изделий. Данные по водостойкости не пpивoдятcя(SU 332431, 05.1935). Известен способ получения химически стойкого бетона на основе силикатного связующего, при котором смешивают высококремнеземистое щелочное стекло фракции 0,315-1,25 мм, содержащее 8-40 мac.% высококремнеземистого щелочного стекла пылевидной фракции до 0,315 мм, молотого кварцевого песка с удельной поверхностью 4500 cм2/г, рядовой кварцевый песок с модулем крупности 1,4, кварцитовый щебень фракции 5-20 мм и воду. Далее смесь подвергают формованию, прессуют и термообрабатывают при 187° С и давлении 12 атм в течение 21 часа. Получают материал, имеющий кислотостопоглощение 1,5-2,0 мac.%, прочность при сжатии 112,5 МПа (SU 1025688, 30.06.1983). Однако данными известными способами не удается получить изделия, обладающие одновременно высоким прочностными свойствами и повышенной водостойкостью.
Известен способ получения алюмосиликатного материала, включающий приготовление сырьевой смеси из природного, глинистого материала и воды, формование смеси, сушку и обжиг. Согласно изобретению в сырьевую смесь дополнительно вводят неорганические глазуреобразующие вещества, а формование изделия осуществляют путем заполнения сырьевой смесью формы, в которой установлены газопроницаемые прокладки. При сушке заданную часть поверхности формуемого изделия оставляют открытой, а сушку проводят в потоке ИК-из лучения с длиной волны 5-10 мкм с принудительной вытяжкой. Предпочтительно в качестве глазуреобразующих веществ используют вещества, выбранные из ряда: окись алюминия, окись бария, окись железа, окись, кальция, окись магния, окись натрия, окись цинка, двуокись кремния. Вводят их в смесь в количестве 5-10%. Получаемые материалы имеют высокую монопористость, но использованы в основном в качестве носителей в каталитических и сорбционных процессах в химической промышленности (RU 2197424, 27.01.2003).
Известен способ изготовления теплоизоляционных изделий на основе композиции, содержащей в мac.%: кремнесодержащий компонент-трепел 42,0-50,0; гидроксид натрия 4,5-12,0; металлическая добавка-гидроокись алюминия 3,0-7,0; жидкое стекло 8,0-15,0; вода остальное (RU 2148046, 27.04.2000).
Изготовление теплоизоляционных изделий (скорлуп, плит, кирпича, блоков и т.п.) осуществляют следующим образом. В смеситель-активатор CA 400/300 В загружают водный раствор гидроксида натрия с плотностью 1,3 г/см , постепенно порциями вносят гидроокись алюминия, туда же добавляют известное количество жидкого стекла с плотностью 1,2 г/см3 и перемешивают в течение 10-20 мин. Затем добавляют трепел и перемешивают мешалкой с числом оборотов 400-450 об/мин. Смесь разогревается до температуры 65±5° С за счет взаимодействия химических компонентов, смесь перемешивают до тех пор, пока температура массы не начнет снижаться.
Готовую смесь разливают в формы различных видов и размеров и выдерживают в течение 24 часов, затем формы штабелем укладывают в печь при температуре 300±25°C и выдерживают в печи 2,5-3,5 часа, затем вынимают их и приемнике (термосе), при температуре 60-70°C, выдерживают в течение 18 часов. Затем формы вынимают и разбортовывают. Готовую продукцию складируют.
По известному изобретению получают кислотостойкие материалы с повышенной водостойкостью и огнестойкостью, но не обладающие одновременно повышенными прочностными и теплоизоляционными свойствами.
Известен еще другой способ изготовления строительных изделий (RU 2206536, 20.06.2003), включающий приготовление формовочной массы из силикатного связующего, кремнеземистого наполнителя, ускорителя твердения и воды, формование из полученной смеси изделий и их сушку, используют силикатное связующее, выбранное из группы жидкое стекло, силикат-глыба, гидросиликат натрия, кремнегель, кремнеземистый наполнитель с влажностью не более 20% и дисперсностью 4-50 мкм и 0,1- 2,5 мм, приготовление формовочной массы с влажностью 6-10% осуществляют при интенсивном перемешивании до гомогенного состояния путем сначала совместного помола указанного силикатного связующего с 2- 5 мac.% указанного наполнителя до его дисперсности 4-50 мкм и 0,1-2,5 мм, затем введения воды и добавления в полученную активированную смесь 20,0-46,5 мac.% указанного наполнителя с дисперсностью 4-50 мкм и 24,5- 63,9 мac.% пигмента и ускорителя твердения, формование осуществляют прессованием при давлении от 1,0-150 кг/см, а сушку- при 25-400°C при следующем соотношении компонентов, мac.%: указанное силикатное cвязyющee-0,5-15,5; указанный кремнеземистый нaпoлнитeль-75,9-85,9; ускоритель твepдeния-0,5-5,0; вoдa-8,1-13,3; пигмeнт-0-0,5. Причем используют жидкое стекло предпочтительно в количестве 0,5-15,5 мac.%, силикат-глыбу с дисперсностью 4-20 мкм предпочтительно в количестве 3,0-4,0 мac.%, кремнегель с дисперсностью 4-20 мкм предпочтительно в количестве 2,0-4,0 мac.%, а после сушки дополнительно осуществляют обжиг при 600-1000°C в течение 15-90 мин.
Недостатком известного способа прежде всего является его сложность из-за необходимости введения специальных отверждающих добавок, необходимость стадии сушки изделий, а также недостаточно высокие прочностные свойства получаемых изделий. Известен другой способ изготовления изделий на основе кремнеземсодержащего связующего путем приготовления формовочной массы из кремнеземсодержащего связующего и кремнеземсодержащего заполнителя, формования изделий из полученной формовочной массы и последующей термообработки отформованных изделий, включает приготовление связующего с плотностью 1,1-2,1 г/см" из смеси, содержащей неорганическую связку, кремнесодержащий компонент (материал) и воду при их интенсивном перемешивании в высокоскоростном смесителе при скорости их перемешивания 1500-2500 об/мин, частоте колебаний перемешиваемых частиц 2000-35000 Гц, нагревании до 80-90°C и последующем охлаждении его при перемешивании от 40 до 100 об/мин в течение 10-12 часов при 15-25 0C, приготовление формовочной массы осуществляют смешением 9,0-13,5 мac.% приготовленного кремнеземсодержащего связующего и 86,5-91,0 мac.% кремнеземсодержащего заполнителя в смесителе, гомогенизации формовочной смеси, а термообработку отформованных изделий осуществляют при 90-950°C в зависимости от типа заполнителя. Однако из-за того, что для приготовления изделий используют связующее плотностью 1,1-2,1 г/см3 это не позволяет получать широкий ассортимент изделий с повышенной прочностью и водостойкостью. Таким образом, все вышеуказанные известные способы получения кремнеземсодержащего связующего и строительных изделий на его основе не лишены определенных недостатков, что привело к необходимости усовершенствования их и созданию экологически безопасных и недорогих материалов с повышенной водостойкостью, прочностью и другими свойствами, необходимыми для широкого использования их в области создания широкого ассортимента различных строительных материалов и изделий, что и является целью заявленной группы изобретений.
Краткое описание сущности изобретения.
Итак, технической задачей заявленной группы изобретений является расширение ассортимента кремнеземсодержащих связующих и изделий, полученных на его основе, упрощение процесса изготовления их, получение связующих со стабильным повышенным кремнеземистым модулем, снижение себестоимости их, а также повышение прочностных и иных эксплуатационных свойств (повышенной водостойкостью, пониженным влагопоглощением, например) и расширение сырьевой базы, как за счет минерального сырья, так и за счет отходов промышленного производства, удешевление получаемых изделий.
Поставленная техническая задача достигается способом получения кремнеземсодержащего связующего на основе неорганической связки, кремнеземсодержащего компонента и воды при их интенсивном перемешивании, заключающемся в том, что перемешивание осуществляют в присутствии солей плавиковой кислоты, взятой в количестве от 0,5 до 10,0 мac.% в расчете на смесь, в качестве неорганической связки используют гидроксид щелочного металла или аммония, или силикатную связку, в качестве кремнеземсодержащего компонента используют кремнеземсодержащий компонент с размером частиц от 0,2 до 20,0 мм или предварительно измельченный до размера частиц от 40 A° до 60 мкм, выбранный из группы, включающей песок кварцевый или кварцевую муку с влажностью не более 4%, карьерные глины с влажностью более 10%, обожженные глины, суглинки, супеси, лессовые отложения, микрокремнеземы, полученные из отходов производства ферросплавов, отходы камнеобработки, полученные при распиловке или шлифовке, например гранита, или при производстве гранитного щебня, гидрослюду, такую как используют при производстве вермикулита или вспученного перлита, при этом интенсивное перемешивание осуществляют в высокоскоростном смесителе со скоростью перемешивания 1500-6000 об/мин, частоте колебаний перемешиваемых частиц 2000-45000 об/мин, при 80-90° С или при воздействии электрического поля с напряженностью 15-40 Вт и силой тока до 6OA, и перемешивание осуществляют в течение периода времени от 10 минут до 12 часов в зависимости от дисперсности кремнеземсодержащего компонента, после чего осуществляют охлаждение смеси при постоянном перемешивании со скоростью от 40 до 100 об/мин при 15-25° С в течение 10-12 часов или с использованием воздушной аэрации при 10-20° С в течение 6-11 часов до получения связующего с плотностью 1,3-2,4 г/см3 и силикатным модулем 15-30 при следующем соотношении компонентов в исходной смеси в мac.%: вышеуказанная неорганическая связка 5,0-30,0 вышеуказанный кремнеземсодержащий компонент 15,0-65,0 соль плавиковой кислоты 0,5-10,0 вода остальное.
Поставленная техническая задача достигается также способом получения строительных изделий на основе кремнеземсодержащего связующего, входящего в заявленную группу изобретений.
Итак, поставленная техническая задача достигается тем. что в способе получения строительных изделий на основе кремнеземсодержащего связующего путем приготовления формовочной массы из кремнеземсодержащего связующего и кремнеземсодержащего заполнителя, формования из полученной массы изделий и последующей термообработки, сначала приготавливают (получают) кремнеземсодержащее связующее с плотностью 1,3-2,4 г/см3 модулем 15-30 из смеси, содержащей неорганическую связку, кремнеземсодержащий компонент, воду и соль плавиковой кислоты в количестве 0,5-10,0 мac.% в расчете на смесь, и при их интенсивном перемешивании в высокоскоростном смесителе при скорости перемешивания их 1500-6000 об/мин, частоте колебаний частиц 2000-45000 об/мин, нагревании 80-90°C или при воздействии электрического тока с напряженностью 15-40 Вт и силой тока 6OA, с последующим охлаждением кремнеземистого связующего при постоянном перемешивании со скоростью от 40 до 100 об/мин при 15-250C в течение 10- 12 часов или с использованием воздушной аэрации при 10-20°C в течение 6- 11 часов в качестве кремнеземсодержащего компонента используют кремнеземсодержащий компонент с размером частиц от 0,2 до 20,0 мм или предварительно измельченный до размера частиц от 40 A° до 60 мкм, выбранный из группы, включающей песок кварцевый или кварцевую муку с влажностью не более 4%, карьерные глины с влажностью более 10%, обожженные глины, суглинки, супеси, лессовые отложения, с влажностью около 4% микрокремнеземы, полученные из отходов производства ферросплавов, отходы камнеобработки, полученные при распиловке или шлифовке, например гранита, или при производстве гранитного щебня, гидрослюду, такую как используют при производстве вермикулита или вспученного перлита с влажностью около 4%, а также аморфное кремнеземсодержащее минеральное сырье из группы, включающей трепел, диатомит с влажностью 4-6%, приготовление формовочной массы осуществляют смешением 9,0-13,5 мac.% этого полученного кремнеземсодержащего связующего и 86,5-91,0 мac.% кремнеземсодержащего заполнителя с влажностью не более 6% и дисперсностью 4-50 мкм или 60-150 мкм, или 0,2-25 мм, в качестве которого используют различный песок, гранит, базальт, вермикулит, вспученный перлитовый песок, керамзит, гидрослюду, металлургические шлаки, угольные шлаки и золы, отходы производства керамзита, камня и камнеобработки, смесь аморфного кремнезема с отходами переработки древесины или растительными отходами переработки сельскохозяйственных культур, таких как костра от переработки льна, солома, шелуха подсолнечника, а само формование осуществляют путем полусухого прессования с усилием от 1,0 до 400 кг/см на прессе, снабженном системой дозировки подачи поддонов или без поддонов со съемным механизмом подачи сырца на транспортер с усилием прессования от 150 до 600 кг/см, термообработку осуществляют при температуре 400- 950° С, а при использовании горючих заполнителей из указанных выше термообработку осуществляют при 85-95 °C.
Подробное раскрытие изобретения.
В способе получения кремнеземсодержащего связующего, являющегося одним из изобретений заявленной группы, используют следующие вещества и материалы:
- В качестве неорганической связки используют силикатную связку, выбранную из группы, включающей гидросиликаты натрия, жидкое стекло, силикат-глыбу, стеклобой, образующийся при производстве или применении стекла, кремнезоли, кремнегели, алюмосиликаты, а качестве воды используют воду пресную, воду морскую, воду минерализованную.
- В качестве кремнеземсодержащего сырья (компонента) используют, например, кварцевый песок, кварцевую муку с содержанием SiO2 до 99 мac.%, и влажностью не более 4%, микрокремнеземы, полученные из отходов производства ферросплавов, отходы камнеобработки, полученные при распиловке или шлифовке, например, гранита, или при производстве гранитного щебня, гидрослюду, такую как используют при производстве вермикулита или вспученного перлита, а также различные глины (карьерные с влажностью не более 10%) обожженные, суглинки, супеси, лессовые отложения.
- В качестве соли плавиковой кислоты в способе по изобретению, в частности используют фтористый кальций, фтористый натрий, кремнефтористый натрий, фтористый алюминий и другие.
- В качестве силикатной связки используют жидкое стекло с модулем 2,3- 4,0; силикат-глыбу (безводная стекловидная масса различной окраски в порошкообразном виде или в виде кусков размерами от 0,1 до 25 мм), отходы производства и применения оконного и технического стекла, например с содержанием SiO2 71,2-72,8 мac.%, а также кремнегели и кремнезоли, например кремнегель - отход производства металлургичского, имеющий следующий состав в мac.%: SiO2 - 88,2, H2O - 1,7, прочие примеси- 8,3, Fe2Os - 0,035, Al2Os -0,16, Na2O - 1,86, SO4 - 0,12, (SU 1724638, 1989) и другие, например отход производства фтористого алюминия (SU 1121233, 1986).
- В качестве гидроксидов щелочных металлов используют, например, гидроксид натрия (как предпочтительно из-за его более низкой стоимости по сравнению с гидроксидом калия), каустическая сода.
В способе получения строительных материалов и изделий с использованием кремнеземсодержащего связующего и являющегося одним из изобретений, заявленной группы, используют следующие вещества и материалы.
- В качестве неорганической связки при приготовлении связующего используют гидроксид натрия или аммония, или кальцинированную соду, или силикатную связку, в качестве кремнеземсодержащего компонента при приготовлении связующего используют кремнеземсодержащий материал с размером частиц от 0,2 до 20 мм от 40 А до 60 мкм.
- В качестве воды при приготовлении связующего используют воду пресную.
- различную воду (при необходимости очищенную путем фильтрации от органических примесей, например, остатков водорослей, живых организмов), например, речную, морскую, минерализованную.
- В качестве кремнеземсодержащего компонента при приготовлении неорганического связующего в способе по изобретению используют различные пески (морские, речные, карьерные), кварцевый песок с влажностью не более 4%, глины, например, карьерные с влажность более 10%, обожженные глины, суглинки, супеси, лессовые отложения, микрокремнеземы, полученные из отходов производства ферросплавов, отходы камнеобработки или шлифовки, например, гранита, или при производстве гранитного щебня, различные гидрослюды, в частности, используемые при производстве вермикулита или вспученного перлита, аморфное кремнеземсодержащее минеральное сырье, например, диатомит, трепел. В способе по изобретению в качестве кремнеземсодержащего компонента при приготовлении связующего используют кремнеземсодержащий материал с размером частиц 0,2-20,0 мм или от 40 А до 60 мкм.
- В качестве кремнеземсодержащего заполнителя при приготовлении формовочной массы в способе по изобретению используют различные пески (речной, морской, карьерный), гранит, базальт, вермикулит, вспученный перлитовый песок, керамзит, гидрослюду, металлургические шлаки, угольные шлаки и золы, отходы производства керамзита, камня и камнеобработки, смесь аморфного кремнезема с отходами переработки древесины (опилки, стружки) или отходами переработки сельскохозяйственных культур, таких как, в частности, костра от переработки льна, солома, шелуха подсолнечника и др.
Используют кремнеземсодержащий заполнитель с различной дисперсностью (размером частиц), например, с дисперсностью 4-50 мкм или
60-150 мкм, или 0,2-25 мм или их смеси в различных сочетаниях, с влажностью не более 6%.
Итак, способ характеризуется тем, что в качестве неорганической связки используют гидроксид щелочного металла или аммония, силикатную связку, выбранную из группы, включающей гидросиликаты натрия, жидкое стекло натриевое, калиевое, силикат-глыбу, стеклобой, образующийся при производстве или применении стекла (оконного, технического), кремнезоли, кремнегели, алюмосиликаты.
И, в частности, связующего в качестве неорганической связки используют:
- гидросиликаты натрия в виде полуводного гидросиликата натрия (Na2SiO2Os-O3SH2O), трехводного гидросиликата (Na2SiO2O5-ЗH2O), девятиводного гидросиликата (Na2SiO2O5-9H2O), гидрополисиликата натрия (Na2O 18SiO2-4H2O), гидрометасиликатов натрия (одновалентный (Na2SiO3-H2O, двух-, трех-, четырехводный и далее, вплоть до четырнадцатого гидрометадивиката натрия);
- жидкое стекло (натриевое, калиевое и др.) с модулем 2,3-4,0;
- силикат-глыбу (безводная стекловидная масса различной окраски в порошкообразном состоянии или в виде кусков от 0,05 до 10 мм. Получают ее, например, сплавлением смеси кварцевого песка с содой или потамом (сода может быть заменена сульфатом натрия) до образования однородного жидкого расплава. Расплав, выпущенный из печи, при медленном охлаждении на воздухе застывает в виде твердого монолита.
К следующей группе силикатного связующего, используемого в способе по изобретению относятся кремнегели (кремнезоли) - коллоидный кремнезем с высокими значениями кремнеземистого модуля (с модулем 25 и выше). Может быть использован, например, кремнегель (как отход металлургического производства) следующего состава: (SiO2- 88,2 мac.%, H2O - 1,7 мac.%, п.п.п.-8,3 мac.% (примеси); Fe2O3 - 0,035 мac.%, Al2O3 -0,16 мac.%, Na2O - 1,86 мac.%, SO4 - 0,12 мac.% (SU 1724638) и другие, например кремнегель, являющийся отходом производства фтористого алюминия (SU 1121233). В способе по изобретению используют в качестве силикатного щелочного стекла, например, с содержанием SiO2 71,2-72,8 мac.% (SU 1112724). В способе используют сухое силикатное связующее (в виде гидратированных порошков, аморфных и кристаллических) измельченное с дисперсностью от 40 А до 60 мкм. алюмосиликаты, в качестве которых используют природное минеральное сырье, например, глины, суглинки, супеси, обожженные или необожженные глины, лессовые отложения, бой глиняного кирпича и отходы промышленного производства, например, металлургические шлаки и золы, и шлаки ТЭЦ, образованные в результате сжигания углей (черных или бурых, или торфа), с содержанием Al (в виде оксидов или солей) больше 0,5% (к весу сухого вещества). Итак, для получения кремнеземсодержащего связующего при осуществлении способа по изобретению используют различные кремнеземсодержащие компоненты (материалы) с содержанием SiO2 не менее 40%, такие как, например, кварцевый песок, кварцевую муку, содержанием SiO2 до 99 мac.%, дитомит, трепел, маршалит (аморфные кремнеземы), опоки, например, химического состава: SiO2 - 69-89, Al2O3- 3,94-11,6, TiO2 - 0,16-0,55, Fe2O3 +FeO- 1,44-3, 6, CaO - 0,2-0,9, MgO - 0,5-1,2, Na2O - 0,08-1,1, K2O -0,7-1,53, MnO5Ol (%к весу сухого вещества), микрокремнезем, получаемый промышленным способом, отходы камнепереработки, например, гранита, кремнеземсодержащие минералы, образовавшиеся в результате вулканической деятельности (вулканический шлак, пемза и т.п.), стеклобой различного химического состава, например, тара для пищевой и не пищевой продукции.
При этом влажность кремнеземсодержащего материата (компонента для приготовления неорганического связующего) как правило, например, при использовании измельченного материала, например, кварцевого песка, составляет не более 6%, при использовании, например, карьерной глины составляет более 6% до 100%, а при использовании, например, отходов распиловки или шлифовки гранита с влажностью более 20%, вплоть до водной взвеси.
Фракционный состав (дисперсность) кремнеземсодержащего материала, используемого в качестве кремнеземсодержащего компонента при приготовлении кремнеземсодержащего связующего в способе по данному изобретению находится в пределах от 5 мкм (отходы распиловки и шлифовки гранита, гидрослюды для производства перлитового песка Магаданского месторождения) до 20 мм (кирпичный бой, отходы производства керамзита, стеклобой); используют также и предварительно измельченные до размера менее 60 мкм кремнеземсодержащие материалы, такие как различные пески, отходы, отсев при производстве гранитного щебня.
При этом время перемешивания кремнийсодержащего материала- компонента для получения связующего, с неорганической связкой в зависимости от дисперсности кремнеземсодержащего компонента выбирают, например, 10-30 минут при использовании материала с дисперсностью менее 30 мм (отходы производства керамзита, стеклобой, кирпичный бой, туфы, аморфные кремнеземы, трепел, и др.), а также для предварительно измельченного материала с дисперсностью 60 мкм и менее (например, кварцевые пески); а для кремнеземсодержащего материала без предварительного его измельчения (различные пески, гранитный отсев, металлургические шлаки, угольные золы и шлаки ТЭЦ) оно составляет 3-12 часов.
Перемешивание неорганической связки с кремнеземсодержащим компонентом при приготовлении связующего осуществляют при 80-90 0C, и такая температура поддерживается в течение всего времени приготовления связующего; смешение осуществляют в присутствии соли плавиковой кислоты (СаFг, NaF, AlF3, кремнефторид натрия и другие). Последующее охлаждение приготовленного связующего осуществляют также при постоянном перемешивании при частоте вращения 40 до 100 об/мин, например, с помощью устройства пропеллерного типа или с использованием воздушной аэрации в течение 8-12 часов при температуре окружающей среды 10-20 °C. при таких условиях приготовления связующего происходит увеличение плотности связующего. Например, связующее, приготовленное с использованием кварцевого песка в качестве кремнеземсодержащего компонента и едкого натрия в качестве неорганической связки, сначала имеет плотность 1,63 г/см , а после охлаждения при вышеописанных условиях, плотность его возрастает до 1,71 г/см3.
Перемешивание неорганической связки с кремнеземсодержащим компонентом при приготовлении связующего, используемого в способе по изобретению, осуществляют в различных смесителях при скорости перемешивания 2000-45000 Гц.
Получают связующее с плотностью 1,3-2,4 г/см3, обладающее текучестью воды, высокой смачивающей способностью, некоагулирует при дальнейшем добавлении в него кремнеземсодержащего заполнителя (молотый песок, вермикулит, перлитовый песок и т.д.), т.е. происходит его равномерное распределение по всему объему шихты-формовочной массы, что способствует получению высокопрочных изделий.
В способе по изобретению используют заполнитель кремнеземсодержащий с дисперсностью в пределах от 4OA до 25 мм, в частности песок кварцевый- фракция с дисперсностью 4-50 мкм или фракция с дисперсностью 0,4-2,5 мм, или фракция с дисперсностью 60-120 мкм или их различные смеси. Способ получения кремнеземсодержащего связующего, являющийся одним из изобретений заявленной группы, осуществляют следующим образом. Пример 1.
В высокоскоростной роторно-статорный смеситель загружают кремнеземсодержащее сырье, например песок (предварительно измельченное кремнеземсодержащее сырье) с размером частиц (дисперсностью) от 4OA до 60 мкм; туда же загружают силикатную связку или гидроксид натрия (в твердом состоянии или в виде раствора) и воду (пресную, морскую или минерализованную) и соль плавиковой кислоты, например фтористый кальций (CaF2). Осуществляют интенсивное перемешивание данной смеси при скорости перемешивания по меньшей мере 1500 об/мин и частоте колебаний перемешивающихся частиц 2000- 45000 Гц, например в течение 10 минут - 0,5 ч или 8-12 ч. Перемешивание может осуществляться также и при воздействии электрического поля с напряженностью 15-40 Вт и силой тока 60A. Далее осуществляют охлаждение смеси при постоянном перемешивании со скоростью от 40 до 100 об/мин при 15-25°C в течение 10-12 часов или с использованием воздушной аэрации при 10-200C в течение 6-11 часов до получения связующего с плотностью 1,3-2,4 ч г/см , представляющее собой однородный гомогенный продукт, имеющий текучесть подобную воде, с силикатным модулем 25,0.
В частности, используют пресную, например техническую, воду, воду морскую, минерализованную воду, что позволяет осуществить способ по изобретению в различных природных условиях, а также утилизировать различную техническую воду, улучшая тем самым окружающую экологию. При получении кремнеземсодержащего связующего заявленным способом по изобретению используют различные измельчающие устройства и различные перемешивающие устройства, обеспечивающие предварительное измельчение кремнеземсодержащего сырья до необходимого заданного размера и эффективное перемешивание исходной смеси. К числу таких устройств относятся валковые и дисковые мельницы, различные диссольверы, шаровые мельницы, биссерные; высокоскоростные смесители - дисковые мешалки, дисково-пропеллерные и дисково-лопастные мешалки, смесители с якорной мешалкой, высокоскоростной роторно-статорный смеситель, планетарный смеситель, шнековые, планетарные смесители с трехмерным движением спирально-ленточных рабочих органов, обеспечивающие перемешивание при скорости перемешивания по меньшей мере 1500 об/мин и частоту колебаний перемешиваемых частиц 2000-45000 Гц.
В случае смешения кремнеземсодержащего сырья с неорганической связкой и водой без предварительного измельчения кремнеземсодержащего сырья предпочтительное время перемешивания составляет 8-10 ч, в случае использования предварительно измельченного кремнеземсодержащего сырья время перемешивания его с неорганической связкой и водой составляет от 10 мин до 0,5 ч.
Для осуществления способа получения строительных материалов и изделий способом по изобретению, являющимся одним из изобретений заявленной группы используют различные измельчающие устройства и различные перемешивающие устройства, обеспечивающие как предварительное измельчение при необходимости кремнеземсодержащего сырья до необходимого заданного размера, так и эффективное перемешивание исходной смеси при приготовлении неорганического связующего и последующего смешения его с заполнителем. К числу таких устройств относятся валковые, ударно-центробежные и дисковые мельницы, различные диссольверы, шаровые мельницы, биссерные, смесители принудительного действия, дисковые мешалки, дисково-пропеллерные и дисково-лопостные мешалки, смесители с якорной мешалкой, высокоскоростной роторно-статорный смеситель, планетарные смесители, шнековые, планетарные смесители с трехмерным движением спирально-ленточных рабочих органов, обеспечивающие перемешивание при скорости перемешивания от 1500 об/мин до 2500 об/мин. Для приготовления строительных изделий данным способом в зависимости от конкретного назначения их в состав шихты (смеси), возможно введение различных пигментов и красителей неорганического и органического происхождения (щелочестойких и светостойких) в сухом виде, например, двуокись титана, цинка, железа, феррофосфорные пигменты, мел, охра, крон оранжевый, окись хрома, мумия, сурик железный, марс красный и коричневый, ультрамарин и т.д.
Пигменты вводят также в порошкообразном виде в количестве предпочтительно до 5%.
Согласно способу по изобретению формование изделий осуществляют например, методом полусухого прессования непосредственно на поддонах (на прессах, снабженных системой дозировки и подачи поддонов) или без поддонов со съемным механизмом подачи сырья на транспортер, например, с усилием прессования от 150 до 600 кг/см2.
Формование изделий способом по изобретению может быть осуществлено также например, литьем (вибролитьем), вибропрессованием или поверхностным виброуплотнением.
В способе по изобретению, например, полусухое прессование осуществляют непосредственно на поддоне.
Ниже приводятся конкретные приметы осуществления способа изготовления строительных изделий, которые иллюстрируют способ, но не ограничивают его. Пример 2.
Сначала приготавливают кремнеземсодержащее связующее на основе смеси, содержащей неорганическую связку, воду, кремнеземсодержащий компонент (материал). В высокоскоростной роторно-статорный смеситель загружают кремнеземсодержащее сырье, например песок, с размером частиц (дисперсностью) от 0,2 до 20 мм или из измельчителя (шаровой мельницы) предварительно измельченное кремнеземсодержащее сырье с размером частиц (дисперсностью) от 4OA до 60 мкм; туда же загружают силикатную связку или гидроксид натрия (в твердом состоянии или в виде раствора) и воду (пресную, морскую или минерализованную). Осуществляют интенсивное перемешивание данной смеси при нагревании до 90°C и при скорости перемешивания по меньшей мере 1500 об/мин и частоте колебаний перемешивающихся частиц 2000-45000 Гц в течение времени, достаточного для достижения необходимой плотности 1,47 г/см3 , например в течение 10- 30 мин или 1-8 ч. В результате этого смесь подвергается ударно-сдвиговому воздействию (деформации) и получают однородный гомогенный продукт. Далее приготовленное связующее охлаждают в емкости при постоянном перемешивании при скорости перемешивания 100 об/мин в течение 10 часов при 15-25°C.
Полученное неорганическое связующее имеет плотность после охлаждения 1,57 г/см3.
Затем готовят формовочную массу, смешивая в смесителе планетарного типа 9,0 мac.% полученного связующего и 91,0 мac.% кремнеземсодержащего заполнителя, в частности смесь аморфного кремнезема (трепел) с дисперсностью 50 мкм с древесными опилками при содержании их в смеси 5-15 мac.%. Далее осуществляют окочательную гомогенизацию формовочной массы (смеси), осуществляя дальнейшее перемешивание в смесителе, например, шнекового типа. Полученная формовочная масса подается на пресс, где непосредственно на поддонах осуществляют полусухое прессование изделий с усилием 2,5-5 кг/см2, а далее изделия подвергаются термообработке при 90°C. Получают теплоизоляционные строительные изделия, имеющие свойства, приведенные в Таблице 2. Пример 3.
Получают изделия с использованием речного намывного песка в качестве заполнителя кремнеземсодержащего и кремнеземсодержащего компонента (материала) при приготовлении неорганического связующего. Пример осуществления способа по изобретению иллюстрируется с использованием примерной технологической схемы производства (см. чертеж на фиг. 1).
Песок доставляют на производство автомобильным или железнодорожным транспортом, что зависит от расстояния его доставки до места производства, объема производства и стоимости перевозки.
Разгрузка песка осуществляется в приемный бункер 1, снабженный рыхлителем 2, обеспечивающим разрушение комков, образование которых возможно особенно в зимний период, и равномерную подачу песка на транспортер 3, подающий песок к элеватору 4. Элеватором 4 песок перегружается в приемный бункер 5 на транспортер 6 с системой ножей разгрузки, который обеспечивает равномерное распределение песка по площади склада хранения песка 7. Со склада, оснащенного системой подачи на сушку 8, например грейферным краном, песок подается в сушильный барабан 10 через приемный бункер 9, который обеспечивает равномерность и беспрерывность его поступления в сушильный барабан. В сушильном барабане происходит не только сушка песка, но и выгорают возможные органические включения, например, ракушки или водоросли. На выходе из сушильного барабана песок через бункер 11 попадает в систему сит 12, где происходит удаление из песка более крупных фракций, например, гальки. Образовавшийся отсев транспортером 13 направляется в отвал. В дальнейшем отсев может быть использован как крупный заполнитель при производстве каких либо изделий, например, блоков, в качестве подсыпки на дорогах или использован для других целей. Сухой с влажностью не более 6% отсеянный песок транспортером 14 подается в бункер-накопитель 15 для его хранения и дальнейшего распределения по технологической линии. Через питатель 16 бункера-накопителя 15 песок подается к измельчителю 17, например ударно-центробежной мельнице, в которой происходит его измельчение до необходимой дисперсности с разделением по фракциям в классификаторах, например фракции 10-30 мкм и 60-120 мкм. Мельница снабжена фильтром очистки воздуха, например, рукавным. По мере его наполнения песчаной пылью, она используется вместе с фракцией 10- 30 мкм для приготовления кремнийсо держащего связующего. Из классификаторов через питатель 20 фракция 1-30 мкм частично подается в отделение приготовления связующего, а питателем 24 в бункер- накопитель измельченного песка 25, отделения приготовления шихты. При использовании двухфракционного измельченного песка 10-30 мкм и 60-120 мкм, как данном примере, бункер-накопитель с дозатором 25 выполняется двухсекционным. В отделении приготовления связующего измельченный песок хранится на складе сырья 21, который состоит из емкостей для измельченного песка, воды и неорганической связки-едкого натра. Склад может быть выполнен в различных вариантах: в виде единой блочной системы с дозирующим устройством сухих и жидких компонентов и подачи их в смеситель 22 одновременно или в виде отдельных емкостей, снабженных самостоятельными дозаторами и системами подачи компонентов в смеситель 22 приготовления связующего. Смеситель 22 состоит из непосредственно смешивающего устройства, например роторно-пульсационного аппарата, емкости для охлаждения связующего и емкости хранения связующего 27 с дозатором и системой подачи его в смеситель 29 предварительного приготовления сырьевой шихты. При этом емкость охлаждения связующего и бункер для хранения снабжены устройствами, обеспечивающими постоянное перемешивание связующего, например пропеллерного типа или воздушной аэрацией. Приготовление связующего осуществляется в соответствии с изложенным в данном заявлении способом приготовления кремнеземсодержащего связующего: при скорости перемешивания 1500 об/мин, нагревании до 80°C, частоте колебания перемешиваемых частиц 45000 Гц, охлаждении при перемешивании со скоростью 100 об/мин при 250C. В отделение приготовления шихты чистый песок через питатель 23 бункера его хранения 15 подается в бункер 26, снабженный дозатором. Из бункеров 25 измельченного песка и 26 чистого песка через дозаторы эти компоненты направляются на транспортер 28, который осуществляет их подачу в смеситель предварительного приготовления шихты 29, например планетарного типа, в котором происходит их перемешивание до получения однородной сухой массы. Затем в смеситель 29 через дозатор и систему подачи бункера 27 подается связующее и происходит его перемешивание с сухими компонентами до получения однородной массы, в которой имеются небольшие комковидные включения. Для получения гомогенного состава шихты из смесителя 29 через бункер-накопитель 30 шихта направляется в смеситель 31 окончательного приготовления, например шнекового типа. Из смесителя 31 готовая гомогенизированная шихта поступает в бункер-накопитель 32. из бункера 32 готовая шихта подается на пресс 33, снабженный системой ее дозировки и подачи поддонов. Прессование изделий с усилием 200-400 кг/см2 осуществляется непосредственно на поддоны, которые транспортером 34 подаются в отделение термообработки, в проходную печь 35. в которой при температуре 750-9500C происходит обжиг изделий без предварительной сушки. В качестве энергоносителя может использоваться газообразное, жидкое топливо, инфракрасное излучение или СВЧ излучение. После обжига поддоны с готовыми изделиями транспортером 36 подаются на пакетировщик 37, где изделия укладываются на поддоны и они направляются на склад готовой продукции 39. освободившиеся от готовых изделий прессовочные поддоны транспортером 38 возвращаются к прессовому оборудованию.
В таблице 3 представлены варианты осуществления способа по изобретению согласно примеру 3 и свойствам получаемых изделий. Пример 4.
Осуществляют способ по изобретению с использованием в качестве кремнеземсодержащего компонента при приготовлении неорганического связующего алюмосиликатов.
При осуществлении способа по изобретению с использованием алюмосиликатного материала, алюмосиликатное сырье, например, глину с размером частиц (дисперсностью) менее 1 мкм, загружают в смеситель с водой (пресной, морской или минерализованной). Осуществляют перемешивание в течение времени, достаточного для получения однородной (гомогенной) водной суспензии, например 5-20 мин, в смесителях со скоростью вращения перемешивающего устройства например от 1500 до 2000 об/мин. Далее в смесь загружают силикатную связку или гидроксид натрия (в твердом или растворимом виде) и осуществляют последующее перемешивание смеси при нагревании до 900C, скорости перемешивания 1500 об/мин, частоте колебаний перемешиваемых частиц 2000 Гц. Далее связующее охлаждают при перемешивании со скоростью перемешивания 100 об/мин в течение 10 ч при 15-25°C. Соотношение между неорганической связкой и алюмосиликатным материалом составляет соответственно 13,5 мac.% и 86,5 мac.%. Получают связующее с плотностью 1,75 г/см . Далее аналогично примеру 1 готовят формовочную массу. Формуют изделия и обжигают при 750-9500C. Получают изделия теплоизоляционные с повышенной огнестойкостью, прочностными свойствами, кислотостойкостью.
При производстве теплоизоляционных и конструкционно- теплоизоляционных изделий технологическая линия, набор необходимого оборудования могут претерпевать небольшие изменения. Например, при производстве изделий из вспученного перлитового песка, отпадает необходимость в организации отделения сушки. Приготовление связующего в смесителях, например роторно-пульсационного типа, с использованием, например, в качестве кремнеземсодержащих компонентов вспученного перлитового песка или гидрослюд, из которых он получается, отпадает необходимость в измельчительном оборудовании. Приготовление формовочной смеси ограничивается одновременным смешением наполнителя, перлитового песка и связующего в смесителе предварительного приготовления шихты. Для обеспечения транспортировочной прочности отформованных изделий при изготовлении шихты возможно введение в нее 1-15 мac.% от объема наполнителя, аморфного кремнезема, например, трепела или промышленного микрокремнезема. Усилие формования ограничивается небольшими значениями, например при усилии 1 кг/см получаются теплоизоляционные изделия с пределом прочности на сжатие до 10 кг/см и коэффициентом теплопроводности от 0,03 до 0,051 Bт(м*K), что лучше аналогичных показателей известных минераловатных утеплителей. Температура термообработки ограничивается 400-600°C.
При использовании наполнителей, обладающих свойствами увеличения объема изделий после прессования, например древесные опилки, изделия необходимо выдерживать под нагрузкой в течение 5-15 минут, после этого направлять на термообработку. Поскольку данный наполнитель относится к горючим, то температура обработки ограничивается, например, 90°C, а время термообработки составляет 1 -2 часа.
Окрашивание изделий осуществляют, при необходимости, введением в формовочную массу (шихту) или неорганическое кремниисодержащее связующее при его приготовлении пигментов, например, оксидного типа или в виде солей щелочных металлов.
В нижеследующих таблицах 4, 5 и 6 представлены свойства изделий, полученных способом по изобретению с использованием керамзита (таблица 4), перлита (таблица 5) и вермикулита (таблица 6) в качестве кремнеземсодержащих заполнителей.
Использование метода полусухого прессования позволяет быстро переходить к производству от одних изделий к другим путем замены матриц и пуансонов на прессовом оборудовании, регулировки усилия прессования и в необходимых случаях температурного режима обработки. Например, при переходе производства с кирпича на тротуарные изделия или стеновые блоки достаточно заменить матрицу с пуансоном, т.к. состав шихты, усилие прессования и режим термообработки остаются прежними. При производстве теплоизоляционных и конструкционно- теплоизоляционных изделий (например, на основе вермикулита и перлитов) данная технология позволяет создать материал с прочностными характеристиками от 5 кг/см2 до 40 кг/см2 и коэффициентом теплопроводности от 0,030 до 0,051 Вт /(м*K). Промышленная применимость.
Ниже представлены таблицы 1-6, в которых представлены и другие примеры осуществления способа получения кремнеземсодержащего связующего по одному из изобретений заявленной группы и свойства его (таблица 1), а также примеры осуществления способа получения строительных материалов и изделий, являющегося другим изобретением заявленной группы изобретений, на основе кремнеземсодержащего связующего и данные по свойствам получаемых изделий. Приведенные в указанных таблицах 1-6 данные свидетельствуют о достижении поставленной технической задачи заявленной группой изобретений, т.е. о получении недорогого, экологически чистого связующего с хорошими свойствами, позволяющими использовать и его, в частности, для получения широкого ассортимента экологически чистых строительных материалов и изделий с высокими прочностными свойствами, низким влагопоглощением и т.д.
В частности, связующее, полученное заявленным способом используют для получения различных строительных материалов и изделий последующим формованием см еси его с различными целевыми добавками, такими как наполнители, отверждающие добавки, пигменты-красители и другими добавками в зависимости от конкретного назначения изделия методом простого прессования под давлением или ударно-прессовым способом, далее отформованные изделия сушат, при необходимости термообрабатывают (обжиг) при 200-1200°C. Связующее также используют для приготовления различных красок, пропиток, замазок, огнезащитных покрытий и изделий. Изделия и покрытия с его использованием водостойки, имеют небольшое влагопоглощение (практически 0%), кислотостойки, атмосферостойки, имеют хорошие прочностные свойства.
Таблица 1
Примеры осуществления способа получения кремнеземсодержащего связующего и его свойства
Figure imgf000023_0001
Примечание: аналогичные результаты по свойствам связующего получают при перемешивании компонентов с использованием воздействия электрического тока напряженностью 15 Вт, 30 Вт и силой тока до 60 А. Происходит разогрев до 100°C. Механическое перемешивание 20-140 об/мин.
Таблица 2
Figure imgf000024_0001
Таблица 3
Примеры-варианты осуществления способа по примеру 3 и свойства изделий.
Figure imgf000025_0001
Таблица 4
Figure imgf000026_0001
Таблица 5
Figure imgf000027_0001
Таблица 6
Figure imgf000028_0001
Ниже представлена схема организации производства (фиг. 1) изделий с использованием кремнесодержащего связующего (технология «cитaллo- кepaмидa») и перечень позиций, указанных на этой схеме. Перечень основных технологических участков и входящего в них оборудования, указанных на схеме (фиг. 1). Приемное отделение:
1 - приемный бункер
2 - рыхлитель
3 - транспортер подачи песка
4 — элеватор подачи песка Отделение хранения песка:
5 - приемный бункер от элеватора
6 - транспортер
7 - склад песка
8 - система подачи песка на сушку Отделение сушки песка:
9 - приемный бункер сушильного аппарата
10 - сушильный барабан
11 - приемный бункер песка от сушильного барабана
12 — сито
13 - транспортер уборки отсева
14 - транспортер подачи чистого песка в бункер- накопитель
15 - бункер-накопитель чистого песка Отделение измельчения песка:
16 - питатель песка к измельчителю
17 - измельчитель с системой классификаторов и фильтром
18 - питатель подачи измельченног песка в бункер-накопитель
19 - бункер-накопитель измельченного песка
20 - питатель подачи измельченного песка в отделение приготовления связующего
Отделение приготовления связующего:
21 - склад сырья
22 - комплект оборудования приготовления связующего с системой хранения и подачи в отделения приготовления шихты Отделение приготовления шихты:
23 - питатель подачи песка из бункера-накопителя чистого песка в бункер-накопитель с дозатором отделения приготовления шихты
24 - питатель подачи измельченного песка в бункер-накопитель с дозатором отделения приготовления шихты
25 - бункер-накопитель измельченного песка с дозатором
26 - бункер-накопитель песка с дозатором
27 - бункер-накопитель связующего с дозатором и системой его подачи в смеситель
28- транспортер подачи песка и измельченного песка в смеситель 29 - смеситель предварительного приготовления шихты - бункер-приемник смесителя окончательного приготовления шихты - смеситель окончательного приготовления шихты - бункер-накопитель готовой шихты.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения кремнеземсодержащего связующего на основе неорганической связки, кремнеземсодержащего компонента и воды при их интенсивном перемешивании, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют в присутствии солей плавиковой кислоты, взятой в количестве от 0,5 до 10,0 мае. % в расчете на смесь, в качестве неорганической связки используют гидроксид щелочного металла или аммония или силикатную связку, в качестве кремнеземсодержащего компонента используют кремнеземсодержащий компонент с размером частиц от 0,2 до 20,0мм или предварительно измельченный до размера частиц от 40A° до 60 мкм, выбранный из группы, включающей песок кварцевый или кварцевую муку с влажностью не более 4%, карьерные глины с влажностью более 10%, обожженные глины, суглинки, супеси, лессовые отложения, микрокремнеземы, полученные из отходов производства ферросплавов, отходы камнеобработки, полученные при распиловке или шлифовке, например гранита, или при производстве гранитного щебня, гидрослюду, такую как используемую при производстве вермикулита или вспученного перлита, при этом интенсивное перемешивание осуществляют в высокоскоростном смесителе со скоростью перемешивания 1500-6000 об/мин, частоте колебания перемешиваемых частиц 2000-45000Гц при 80-99° С или при воздействии электрического поля с напряженностью 15-40Bт и силой тока до 60 А, и перемешивание осуществляют в течение периода времени от 10 мин до 12 часов в зависимости от дисперсности кремнеземсодержащего компонента, после чего осуществляют охлаждение смеси при постоянном перемешивании со скоростью от 40 до 100 об/мин при 15-25 °C в течение 10-12 часов или с использованием воздушной аэрации при 10-20 С в течение 6-11 часов до получения связующего с плотностью 1,3-2,4 г/см и силикатным модулем 15-30 при следующем соотношении компонентов исходной смеси в мac%: вышеуказанная неорганическая связка 5,0-30,0 вышеуказанный кремнеземсодержащий компонент 15,0-65,0 соль плавиковой кислоты 0,5-10,0 вода остальное
2. Способ получения кремнеземсодержащего связующего по п. 1, отличающийся тем, что в качестве неорганической связки используют силикатную связку, выбранную из группы, включающей гидросиликаты натрия, жидкое стекло, силикат-глыбу, стеклобой, образующийся при производстве или применении стекла, кремнезоли, кремнегели, алюмосиликаты.
3. Способ по одному из п.п.1-2, отличающимуся тем, что в качестве воды используют воду пресную, морскую воду или воду минерализованную.
4.Cпocoб получения строительных изделий на основе кремнеземсодержащего связующего путем приготовления формовочной массы из кремнеземсодержащего связующего и кремнеземсодержащего заполнителя, формования из полученной формовочной массы изделий и последующей их термообработки, отличающийся тем, что он включает приготовление кремнеземсодержащего связующего с плотностью 1,3- 2,4г/cм3 модулем 15-30 из смеси, содержащей неорганическую связку, кремнеземсодержащий компонент, соль плавиковой кислот в количестве 0,5-10,0 мac% в расчете на смесь, и воду при их интенсивном перемешивании в высокоскоростном смесителе при скорости перемешивания их 1500-бOOOoб/мин, частоте колебаний частиц 2000- 45000oб/мин, нагревании при 80-90°C или при воздействии электрического тока с напряженностью 15-40Bт и силой тока до 60A, с последующим охлаждением кремнеземсодержащего связующего при постоянном перемешивании со скоростью от 40 до 100 об/мин при 15-25°C в течение 10-12 часов или с использованием воздушной аэрации при 10-20 0C в течение б- 11 часов в качестве кремнеземсодержащего компонента используют кремнеземсодержащий компонент с размером частиц от 0,2 до 20,0мм или предварительно измельченный до размера частиц от 40A° до 60 мкм, выбранный из группы, включающей песок кварцевый с влажностью не более 4%, карьерные глины с влажностью более 10 %, обожженные глины, суглинки, супеси, лессовые отложения, с влажностью около 4% микрокремнеземы, полученные из отходов производства ферросплавов, отходы камнеобработки, полученные при распиловке или шлифовке, например гранита, или при производстве гранитного щебня, гидрослюду, такую как используемую при производстве вермикулита или вспученного перлита с влажностью около 4%, а также аморфное кремнеземсодержащее минеральное сырье из группы, включающей трепел, диатомит с влажностью 4-6%, приготовление формовочной массы осуществляют смешением 9,0-13,5мac% этого полученного кремнеземсодержащего связующего и 86,5-91,0 мac% кремнеземсодержащеrо заполнителя с влажностью не более 6% и дисперсностью 4-50мкм или 60-150 мкм, или 0,2- 25мм, в качестве которого используют различный песок, гранит, базальт, вермикулит, вспученный перлитовый песок, керамзит, гидрослюду, металлургические шлаки, угольные шлаки и золы, отходы производства керамзита, камня и камнеобработки, смесь аморфного кремнезема с отходами переработки древесины или отходами переработки сельскохозяйственных культур, таких как костра от переработки льна, солома, шелуха подсолнечника, а само формование осуществляют путем полусухого прессования с усилием от 1,0 до 400 кг/см на прессе, снабженном системой дозировки подачи поддонов или без поддонов со съемным механизмом подачи сырца на транспортер с усилием прессования от 150 до 600 кг/см, термообработку осуществляют при температуре 400- 950° С, а при использовании горючих заполнителей из указанных выше термообработку осуществляют при 85-95° С.
ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91.1) ISА/RU
5. Способ по п.l, отличающийся тем, что в качестве неорганической связки при приготовлении связующего используют гидроксид натрия или аммония или силикатную связку.
6. Способ по одному из п.п.1-2 отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего компонента при приготовлении связующего используют кремнеземсодержащий материал с размером частиц от 0,2 до 20 мм или от 40A° до 60 мкм.
ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91.1) ISА/RU
PCT/RU2010/000022 2009-06-03 2010-01-20 Способ получения кремнеземсодержащего связующего и изделий, материалов на основе кремнеземсодержащего связующего WO2010140918A1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121120/05A RU2408633C1 (ru) 2009-06-03 2009-06-03 Способ получения кремнеземсодержащего связующего
RU2009121120 2009-06-03
RU2009121343/03A RU2443660C2 (ru) 2009-06-05 2009-06-05 Способ получения строительных изделий на основе кремнеземсодержащего связующего
RU2009121343 2009-06-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010140918A1 true WO2010140918A1 (ru) 2010-12-09

Family

ID=43297909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000022 WO2010140918A1 (ru) 2009-06-03 2010-01-20 Способ получения кремнеземсодержащего связующего и изделий, материалов на основе кремнеземсодержащего связующего

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2010140918A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109092514A (zh) * 2018-07-25 2018-12-28 信阳核工业新材料有限公司 一种高流动性石英粉的制备方法
CN111346615A (zh) * 2020-03-11 2020-06-30 江苏长三角环境科学技术研究院有限公司 一种用于水泥窑协同处置固废、污染土及底泥的预处理添加剂及使用方法
CN112500098A (zh) * 2020-12-14 2021-03-16 重庆市能容建筑科技有限公司 一种建筑用的液态阻水渗透材料及其制备方法
CN114163255A (zh) * 2021-11-30 2022-03-11 光合生物科技(深圳)有限公司 一种用于盆栽植物的铺面石及其制备方法
CN115156239A (zh) * 2022-07-15 2022-10-11 山东邦凯新材料有限公司 连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置及加工工艺
CN117381942A (zh) * 2023-10-10 2024-01-12 广州市恒宏生态建材有限公司 一种环保耐磨的无机生态石的制备工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1200429A (en) * 1969-05-22 1970-07-29 Thys Way Improvements relating to the manufacture of hydraulic binding agents
WO1997033843A1 (fr) * 1996-03-11 1997-09-18 Zakrytoye Aktsionernoye Obshchestvo 'ksv' Materiau de construction thermo-isolant
RU2206536C1 (ru) * 2002-06-14 2003-06-20 Рыков Павел Валентинович Способ изготовления строительных изделий
RU2236374C2 (ru) * 2002-08-08 2004-09-20 Рыков Павел Валентинович Способ получения кремнийсодержащего связующего
RU2283818C1 (ru) * 2005-01-24 2006-09-20 Александр Николаевич Кондратенко Способ изготовления изделий на основе кремнеземсодержащего связующего

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1200429A (en) * 1969-05-22 1970-07-29 Thys Way Improvements relating to the manufacture of hydraulic binding agents
WO1997033843A1 (fr) * 1996-03-11 1997-09-18 Zakrytoye Aktsionernoye Obshchestvo 'ksv' Materiau de construction thermo-isolant
RU2206536C1 (ru) * 2002-06-14 2003-06-20 Рыков Павел Валентинович Способ изготовления строительных изделий
RU2236374C2 (ru) * 2002-08-08 2004-09-20 Рыков Павел Валентинович Способ получения кремнийсодержащего связующего
RU2283818C1 (ru) * 2005-01-24 2006-09-20 Александр Николаевич Кондратенко Способ изготовления изделий на основе кремнеземсодержащего связующего

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109092514A (zh) * 2018-07-25 2018-12-28 信阳核工业新材料有限公司 一种高流动性石英粉的制备方法
CN111346615A (zh) * 2020-03-11 2020-06-30 江苏长三角环境科学技术研究院有限公司 一种用于水泥窑协同处置固废、污染土及底泥的预处理添加剂及使用方法
CN111346615B (zh) * 2020-03-11 2022-10-21 江苏长三角环境科学技术研究院有限公司 一种用于水泥窑协同处置固废、污染土及底泥的预处理添加剂及使用方法
CN112500098A (zh) * 2020-12-14 2021-03-16 重庆市能容建筑科技有限公司 一种建筑用的液态阻水渗透材料及其制备方法
CN114163255A (zh) * 2021-11-30 2022-03-11 光合生物科技(深圳)有限公司 一种用于盆栽植物的铺面石及其制备方法
CN114163255B (zh) * 2021-11-30 2023-05-12 光合生物科技(深圳)有限公司 一种用于盆栽植物的铺面石及其制备方法
CN115156239A (zh) * 2022-07-15 2022-10-11 山东邦凯新材料有限公司 连续式危废硅胶回收处理制备高纯二氧化硅的装置及加工工艺
CN117381942A (zh) * 2023-10-10 2024-01-12 广州市恒宏生态建材有限公司 一种环保耐磨的无机生态石的制备工艺
CN117381942B (zh) * 2023-10-10 2024-05-03 广州市恒宏生态建材有限公司 一种环保耐磨的无机生态石的制备工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2283818C1 (ru) Способ изготовления изделий на основе кремнеземсодержащего связующего
RU2443660C2 (ru) Способ получения строительных изделий на основе кремнеземсодержащего связующего
US4824810A (en) Highly porous ceramic material for absorption and adsorption purposes, particularly for animal litter/bedding, process for the production thereof and the use thereof
CN102838378A (zh) 一种建筑固体废弃物彻底无害化、资源化处理工艺
WO2010140918A1 (ru) Способ получения кремнеземсодержащего связующего и изделий, материалов на основе кремнеземсодержащего связующего
CN101289332A (zh) 一种低温陶瓷泡沫材料及其生产方法
JPH0543666B2 (ru)
CN101417884B (zh) 纳米al2o3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法
CA3113701A1 (en) Sintered geopolymer compositions and articles
KR20180113621A (ko) 합성 배합물 및 그의 제조 및 사용 방법
RU2397967C1 (ru) Способ получения полуфабриката для изготовления строительных материалов
CN101734895A (zh) 再生建筑废弃物蒸压砖生产工艺
RU2403230C1 (ru) Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала
CN106630700A (zh) 一种以粉煤灰和废玻璃为原料的无机胶凝材料及其制备方法
US9567260B2 (en) Synthetic microparticles
CN107129205A (zh) 一种墙体材料及其制备方法
CN104829240A (zh) 一种连铸中间包工作衬渣线涂抹料的制备方法
CN101528628B (zh) 使用污水处理厂污泥制造建筑材料的方法
RU2236374C2 (ru) Способ получения кремнийсодержащего связующего
JP2019532907A (ja) 非ポルトランドセメント系材料を調製して塗布するシステム及び方法
CN102936129A (zh) 蛋白石页岩板材及制备方法
EP0998434B1 (en) Cementitious polymeric matrix comprising silica aluminous materials
CN102503523A (zh) 一种以煤矸石和纳米级无机硅树脂制造轻质保温材料的方法
RU2408633C1 (ru) Способ получения кремнеземсодержащего связующего
JP4630446B2 (ja) 無機質硬化性組成物とその製造方法、無機質硬化体とその製造方法及び石膏系硬化体並びにセメント系硬化体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10783636

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10783636

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A, DATED 24-05-2012)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10783636

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1