RU2503647C1 - Method to produce construction material - Google Patents
Method to produce construction material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503647C1 RU2503647C1 RU2012133577/03A RU2012133577A RU2503647C1 RU 2503647 C1 RU2503647 C1 RU 2503647C1 RU 2012133577/03 A RU2012133577/03 A RU 2012133577/03A RU 2012133577 A RU2012133577 A RU 2012133577A RU 2503647 C1 RU2503647 C1 RU 2503647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- perlite
- mass
- sodium hydroxide
- ratio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области строительной индустрии, а получаемый строительный материал может эффективно использоваться во всем тепловом контуре зданий и сооружений, а также для тепловой изоляции производственного оборудования, холодильных установок и трубопроводов, для выполнения несущих и самонесущих ограждений и перемычек при возведении малоэтажных жилых, административных и промышленных зданий и сооружений.The present invention relates to the field of the construction industry, and the resulting building material can be effectively used throughout the thermal circuit of buildings and structures, as well as for thermal insulation of production equipment, refrigeration units and pipelines, to carry load-bearing and self-supporting fences and lintels for the construction of low-rise residential, administrative and industrial buildings and structures.
Заявителю известны аналоги: А.С. №292909, C03C 11/00, опубл. 1971 г. - бюл. №5; А.С. №1073199, C03C 11/00, опубл. 1984 г. - бюл. №6; А.С. №1708784, МПК C03C 11/00, опубл. 1992 г.; Ованесова Н.Э., Элиазян Л.А., Дарбинян М.В. Получение теплоизоляционных материалов типа пеностекла из перлитов Армении и отходов «хвостов» Каджаранского медно-молибденового комбината // Сборник материалов Всесоюз. совещ. «Использование недефицитных материалов в стекольном производстве»: М.: - 1971. - С.241-248); патент №2167112, МПК C03C 11/00, опубл. 2001 г.; патент №2164898, МПК C03C 11/00, опубл. 2001 г.; патент №2051869, МПК C03C 11/00, опубл. 1996 г.; патент №2272007, МПК C03c 11/00, опубл. 2006 г.; Иваненко В.Н. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород / Киев: Будивельник, 1978 г. - 120 с.The applicant knows analogues: A.S. No. 292909, C03C 11/00, publ. 1971 - bull. No. 5; A.S. No. 1073199, C03C 11/00, publ. 1984 - bull. No. 6; A.S. No. 1708784, IPC C03C 11/00, publ. 1992; Hovhannesova N.E., Eliazyan L.A., Darbinyan M.V. Obtaining heat-insulating materials such as foam glass from perlite of Armenia and waste "tails" of the Kajaran Copper-Molybdenum Combine // All-Union Materials Collection. conference "The use of non-deficient materials in glass production": M .: - 1971. - S.241-248); Patent No. 2167112, IPC C03C 11/00, publ. 2001; Patent No. 2164898, IPC C03C 11/00, publ. 2001; Patent No. 2051869, IPC C03C 11/00, publ. 1996; Patent No. 2272007, IPC C03c 11/00, publ. 2006; Ivanenko V.N. Building materials and products from siliceous rocks / Kiev: Budivelnik, 1978 - 120 p.
Известен также способ получения пеностекла, в котором использованы перлитовые породы гидратированной, стекловидной и закристаллизованной разновидностей и бой тарного стекла. Перлитовую породу и бой тарного стекла подвергают раздельному помолу в шаровой мельнице до порошкообразного состояния с Sуд=300-350 м2/кг. После механоактивации стеклошихты с целью снижения температуры вспенивания пеностекла к готовому порошку добавляют гидроксид натрия в виде водного раствора, обеспечивающего влажность шихты 16-19%. Смесь перемешивают и прессуют в виде образцов размером 2×2×2 см. Вспенивание при обжиге производят при температуре 815-830°С. Для увеличения прочности пеностекла его подвергают повторной термической обработке - объемной кристаллизации в интервале температур 600-625°С в течение 15-25 минут с последующим его охлаждением вместе с печью (см. патент RU №2291845, МПК C03C 11/00, опубл. 20.01.2007 г.).There is also a known method for producing foam glass, in which perlite rocks of hydrated, vitreous and crystallized varieties and blown glass are used. Pearlite rock and container glass are subjected to separate grinding in a ball mill to a powder state with S beats = 300-350 m 2 / kg. After mechanical activation of the glass charge, in order to reduce the foaming temperature of the foam glass, sodium hydroxide is added to the finished powder in the form of an aqueous solution providing the mixture with a moisture content of 16-19%. The mixture is mixed and pressed in the form of samples with a size of 2 × 2 × 2 cm. Foaming during firing is carried out at a temperature of 815-830 ° C. To increase the strength of the foam glass it is subjected to repeated heat treatment - volume crystallization in the temperature range 600-625 ° C for 15-25 minutes, followed by cooling with the furnace (see patent RU No. 2291845, IPC C03C 11/00, publ. 20.01 .2007).
Недостатком известного способа является использование стеклобоя в составах, что усложняет технологию пеностекла за счет введения дополнительной линии по подготовке стеклобоя.The disadvantage of this method is the use of cullet in the compositions, which complicates the technology of foam glass by introducing an additional line for the preparation of cullet.
Известна композиция для изготовления теплоизоляционного материала, в которой использованы трепел, диатомит или опока в качестве кремнеземсодержащего компонента, оксид, сульфат или хлорид цинка в качестве цинкосодержащей добавки, гидроксид натрия и водопроводная вода. Способ получения материала заключается в смешивании компонентов до получения гомогенной силикатной массы. Полученной силикатной массой заполняют форму, нагревают ее до температуры 350-400°С, при которой наблюдается вспучивание массы, с последующим остыванием до температуры окружающей среды и извлечением из форм готового материала.A known composition for the manufacture of heat-insulating material, which uses tripoli, diatomite or flask as a silica-containing component, oxide, sulfate or zinc chloride as a zinc-containing additive, sodium hydroxide and tap water. A method of obtaining material consists in mixing the components to obtain a homogeneous silicate mass. The obtained silicate mass is filled into the mold, heated to a temperature of 350-400 ° C, at which the mass swelling is observed, followed by cooling to ambient temperature and removing the finished material from the molds.
Получаемый материал имеет плотность 134-302 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,074-0,098 Вт/(м·°С) и прочность при сжатии от 2 до 10 кгс/см2 (0,2-1 МПа) (см. патент РФ №2053984, C04B 38/02, 1996 г.).The resulting material has a density of 134-302 kg / m 3 , a thermal conductivity of 0.074-0.098 W / (m · ° C) and compressive strength from 2 to 10 kgf / cm 2 (0.2-1 MPa) (see RF patent No. 2053984, C04B 38/02, 1996).
Недостатком аналога является то, что результаты достигнуты при высоком значении отношения щелочного компонента к кремнеземсодержащему компоненту в исходной смеси (0,4-0,5), а вспучиванию подвергают силикатную массу высокой влажности, что в целом способствует удорожанию пеностекла и невысокому качеству из-за неоднородной пористости.The disadvantage of the analogue is that the results were achieved with a high ratio of the alkaline component to the silica-containing component in the initial mixture (0.4-0.5), and the silicate mass of high humidity is subjected to expansion, which generally contributes to the cost of foam glass and low quality due to heterogeneous porosity.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ получения строительного материала, предусматривающий смешивание кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды при указанном их соотношении. Отношение содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента находится в пределах от 0,08 до 0,40, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды в пределах от 0,8 до 5,3. Массу перед заполнением формы подвергают сушке до остаточной влажности менее 5 мас.%, измельчению до размеров частиц не более 100 мкм, обеспечивающему размер пор менее 3 мм, а после заполнения формы - нагреву до 600°С с частичной дегидратацией в диапазонах температур до 165°С, от 165 до 220°С, от 230 до 350°С, от 450 до 600°С в любой их последовательности. После этого шихту подвергают нагреву до температуры вспучивания 650-900°С, остыванию по режиму: до 580°С со скоростью не выше 2°С/мин, до 250°С не выше 8°С/мин, до 20°С не выше 1,5°С/мин. Вспучивание осуществляют за счет окончательного удаления химически связанной воды в диапазоне температур 650-900°С (см. RU №2300506, МПК C03C 11/00, опубл. 08.05.2007 г.).The closest technical solution to the claimed invention according to the set of essential features and the achieved result is a method of obtaining a building material, comprising mixing a silica-containing component, an alkaline component and water at their indicated ratio. The ratio of the content of the alkaline component to the content of the silica-containing component is in the range from 0.08 to 0.40, and the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to the water content is in the range from 0.8 to 5.3. Before filling the mold, the mass is dried to a residual moisture content of less than 5 wt.%, Crushed to a particle size of not more than 100 μm, providing a pore size of less than 3 mm, and after filling the mold, it is heated to 600 ° C with partial dehydration in the temperature range up to 165 ° C, from 165 to 220 ° C, from 230 to 350 ° C, from 450 to 600 ° C in any sequence. After that, the mixture is heated to a swelling temperature of 650-900 ° C, cooling according to the mode: up to 580 ° C at a speed of no higher than 2 ° C / min, up to 250 ° C no higher than 8 ° C / min, up to 20 ° C no higher 1.5 ° C / min. Swelling is carried out due to the final removal of chemically bound water in the temperature range 650-900 ° C (see RU No. 2300506, IPC C03C 11/00, publ. 08.05.2007).
Недостатками способа получения строительного материала являются:The disadvantages of the method of obtaining building material are:
- значительный разброс значений показателей свойств строительного материала вследствие трудности достижения требуемого уровня вязкости вспучиваемой при температурах 650-700°С силикатной массы при использовании широкого спектра пород с различным химическим составом;- a significant variation in the values of the properties of the building material due to the difficulty in achieving the desired level of viscosity of the silicate mass expanded at temperatures of 650-700 ° C when using a wide range of rocks with different chemical compositions;
- высокие энергозатраты из-за громадной суммарной продолжительности многоступенчатой термической обработки в течение 40-52 часов перед вспучиванием в диапазоне температур от 145 до 560°С, вызванной отсутствием предварительной термической подготовки исходных кремнистых пород;- high energy costs due to the enormous total duration of multi-stage heat treatment for 40-52 hours before expansion in the temperature range from 145 to 560 ° C, due to the lack of preliminary thermal preparation of the initial siliceous rocks;
- многоступенчатая и продолжительная термообработка перед обжигом при организации производства потребует размещения обширных площадей под термические установки;- multistage and lengthy heat treatment before firing during the organization of production will require the placement of vast areas for thermal installations;
- отсутствие в аналоге сведений о показателе водопоглощения, который характеризует поровую структуру строительного материала и обусловливает его важнейшие свойства, как теплопроводность и морозостойкость.- the absence in the analogue of information on the water absorption index, which characterizes the pore structure of the building material and determines its most important properties, such as thermal conductivity and frost resistance.
Задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в моделировании состава шихты для получения строительного материала на основе кремнеземсодержащих цеолитовой породы и вулканических стекол Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия.The problem to be solved in the present invention is to simulate the composition of the mixture to obtain a building material based on silica-containing zeolite rock and volcanic glasses of the Mukhor-Talinsky deposit of the Republic of Buryatia.
Технический результат изобретения заключается в повышении физико-механических и эксплуатационных свойств строительного материала за счет повышения однородности фазового состава и улучшения структуры материала благодаря оптимизации условий подготовки исходных кремнеземсодержащих пород;The technical result of the invention is to increase the physico-mechanical and operational properties of the building material by increasing the uniformity of the phase composition and improving the structure of the material by optimizing the preparation conditions of the initial silica-containing rocks;
повышении эффективности использования кремнеземсодержащих пород за счет комплексного использования цеолитовых пород и вулканических стекол (гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов) Мухор-Талинского месторождения;increasing the efficiency of the use of siliceous rocks due to the integrated use of zeolite rocks and volcanic glasses (hydrated, vitreous and crystallized perlites) of the Mukhor-Talinsky deposit;
снижении расхода щелочного компонента за счет использования в составах шихты плавня в виде вулканических стекол (перлитов); reducing the consumption of the alkaline component due to the use of fluff in the form of volcanic glasses (perlites) in the charge mixture;
снижении энергозатрат и трудоемкости производства за счет сокращения числа ступеней термической обработки перед вспучиванием благодаря использованию сушки исходных кремнеземсодержащих пород.reducing energy costs and labor intensity of production by reducing the number of stages of heat treatment before expansion due to the use of drying of the initial silica-containing rocks.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в способе получения строительного материала, предусматривающем смешивание кремнеземсодержащего и щелочного компонентов и воды при указанном их соотношении, сушку, измельчение смеси, заполнение измельченной массой формы и охлаждение, согласно изобретению в качестве кремнеземсодержащего компонента используют смесь цеолитовой породы и вулканического стекла, компоненты которой перед смешиванием со щелочным компонентом и водой подвергают раздельному помолу в вибрационной мельнице до размеров частиц не более 100 мкм, после чего проводят сушку цеолитовой породы при температуре 200-300°С в течение 0,25 часа, затем сушку вулканического стекла при температуре 315-335°С в течение 0,15 часа, а после сушки и измельчения силикатной массы производят нагрев с выдержкой при температурах 40-60°С и 240-260°С, а затем нагрев до температуры 600-650°С со скоростью не более 7-8°С/мин, после чего нагревают со скоростью не более 5-6°С/мин до температуры вспучивания, находящейся в интервале от 765 до 835°С, при этом охлаждение вспученной силикатной массы осуществляют путем резкого понижения температуры вспучивания на 100-150°С, после чего производят отжиг до температуры 60°С со скоростью не более 0,5-0,6°С/мин.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the method of obtaining a building material, comprising mixing silica-containing and alkaline components and water at their indicated ratio, drying, grinding the mixture, filling with the crushed mass of the mold and cooling, according to the invention, a mixture of zeolite rock and volcanic glass, the components of which, before mixing with the alkaline component and water, are subjected to separate grinding in vibrats ion mill to a particle size of not more than 100 microns, after which the zeolite rock is dried at a temperature of 200-300 ° C for 0.25 hours, then the volcanic glass is dried at a temperature of 315-335 ° C for 0.15 hours, and after drying and grinding the silicate mass produce heating with aging at temperatures of 40-60 ° C and 240-260 ° C, and then heating to a temperature of 600-650 ° C at a speed of no more than 7-8 ° C / min, and then heated at a speed not more than 5-6 ° C / min to a swelling temperature in the range from 765 to 835 ° C, while the cooling of the expanded silicate weight is carried out by a sharp decrease in swelling temperature at 100-150 ° C, whereupon annealing temperature to 60 ° C at a rate not more than 0,5-0,6 ° C / min.
Кроме того, технический результат достигается также и тем, что в качестве вулканического стекла используют гидратированный перлит с содержанием кристаллической фазы 5% и гигроскопической воды 0,6-3,2% при следующем соотношении компонентов, мас.%:In addition, the technical result is also achieved by the fact that as a volcanic glass using hydrated perlite with a crystalline phase content of 5% and hygroscopic water of 0.6-3.2% in the following ratio of components, wt.%:
при этом отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита гидратированного находится в пределах 0,177-0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды составляет 2,94-3,33, после чего полученную смесь подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 50-60°С и в течение 3 часов при температуре 250-260°С, а после сушки тонкоизмельченную шихту помещают в форму и подвергают нагреву до температуры 650°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, а затем нагревают до температуры обжига, которая находится в интервале 765-805°С, и вспучивают при этой температуре в течение 1 часа, после чего вспученную при обжиге силикатную массу подвергают стабилизации путем резкого понижения максимальной температуры обжига на 100-150°С до температуры стабилизации.the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite is in the range of 0.177-0.205, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is 2.94-3.33, after which the resulting mixture is dried for 2 hours at a temperature of 50-60 ° C and for 3 hours at a temperature of 250-260 ° C, and after drying, a finely ground charge is placed in a mold and heated to a temperature of 650 ° C and maintained at this temperature for 1 hour, and then heated before firing temperature, which is in the range of 765-805 ° C, and swell at this temperature for 1 hour, after which the silicate mass swelled during firing is subjected to stabilization by drastically lowering the maximum firing temperature by 100-150 ° C to the stabilization temperature.
Кроме того, технический результат достигается также и тем, что в качестве вулканического стекла используют стекловидный перлит с содержанием кристаллической фазы 2-5% и гигроскопической воды 0,3-1,0% при следующем содержании компонентов, мас.%:In addition, the technical result is also achieved by the fact that as a volcanic glass using glassy perlite with a crystalline phase content of 2-5% and hygroscopic water of 0.3-1.0% with the following components, wt.%:
при этом отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита стекловидного находится в пределах 0,177-0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды составляет 2,94-3,33, после чего полученную смесь подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 45-55°С и в течение 3 часов при температуре 245-255°С, а после сушки тонкоизмельченную шихту помещают в форму и подвергают нагреву до температуры 600°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, а затем нагревают до температуры обжига, которая находится в интервале 775-825°С, и вспучивают при этой температуре в течение 1 часа, после чего вспученную при обжиге силикатную массу подвергают стабилизации путем резкого понижения максимальной температуры обжига на 100-150°С до температуры стабилизации.the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite is in the range of 0.177-0.205, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is 2.94-3.33, after which the resulting mixture is dried for 2 hours at a temperature of 45-55 ° C and for 3 hours at a temperature of 245-255 ° C, and after drying, a finely ground charge is placed in a mold and heated to a temperature of 600 ° C and maintained at this temperature for 1 hour, and then heated to those firing perature which is in the range of 775-825 ° C and is expanded at this temperature for 1 hour, followed by calcination at exfoliated silicate mass is subjected to stabilization by drastically lowering the maximum firing temperature at 100-150 ° C to stabilize the temperature.
Кроме того, технический результат достигается также и тем, что в качестве вулканического стекла используют закристаллизованный перлит с содержанием 20-40% стекловидной фазы, 60-80% криптокристаллических агрегатов и гигроскопической воды 0,3-1,3% при следующем соотношении компонентов, мас.%:In addition, the technical result is also achieved by the fact that crystallized perlite is used as volcanic glass with a content of 20-40% of the vitreous phase, 60-80% of cryptocrystalline aggregates and hygroscopic water 0.3-1.3% in the following ratio of components, wt .%:
при этом отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита закристаллизованного находится в пределах 0,205-0,235, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды составляет 2,63-2,94, после чего полученную смесь подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 40-50°С и в течение 3 часов при температуре 240-250°С, а после сушки тонкоизмельченную шихту помещают в форму и подвергают нагреву до температуры 625°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, а затем нагревают до температуры обжига, которая находится в интервале 785-835°С, и вспучивают при этой температуре в течение 1 часа, после чего вспученную при обжиге силикатную массу подвергают стабилизации путем резкого понижения максимальной температуры обжига на 100-150°С до температуры стабилизации.the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite is in the range of 0.205-0.235, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is 2.63-2.94, after which the resulting mixture is dried for 2 hours at a temperature of 40-50 ° C and for 3 hours at a temperature of 240-250 ° C, and after drying the finely ground charge is placed in a mold and subjected to heating to a temperature of 625 ° C and maintained at this temperature for 1 hour and then heating t to the firing temperature, that is in the range of 785-835 ° C and is expanded at this temperature for 1 hour, followed by calcination at exfoliated silicate mass is subjected to stabilization by drastically lowering the maximum firing temperature at 100-150 ° C to stabilize the temperature.
В предлагаемом изобретении так же, как и в прототипе (см. патент RU №2300506, МПК C03C 11/00, опубл. 08.05.2007 г.), применяются кремнеземсодержащий компонент, щелочь и вода при установленном их соотношении, но в отличие от прототипа в качестве кремнеземсодержащего компонента используют смесь цеолитовой породы и вулканического стекла, что способствует снижению расхода дорогостоящего щелочного компонента. Так, благодаря введению в смесь разновидностей вулканического стекла (гидратированного, стекловидного и закристаллизованного перлитов), содержащих до 12 мас.% оксидов щелочных металлов, максимальное отношение содержания щелочного компонента в виде гидроксида натрия к содержанию кремнеземсодержащего компонента в предлагаемом изобретении составило 0,235 (в прототипе 0,4).In the present invention, as well as in the prototype (see patent RU No. 2300506, IPC C03C 11/00, publ. 08.05.2007), a silica-containing component, alkali and water are used at their established ratio, but unlike the prototype a mixture of zeolite rock and volcanic glass is used as a silica-containing component, which helps to reduce the consumption of an expensive alkaline component. So, thanks to the introduction of varieties of volcanic glass (hydrated, vitreous and crystallized perlites) containing up to 12 wt.% Alkali metal oxides, the maximum ratio of the content of the alkaline component in the form of sodium hydroxide to the content of the silica-containing component in the present invention was 0.235 (in prototype 0 ,four).
Предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что в предлагаемом способе вспученная силикатная масса с целью фиксации объема подвергается стабилизации, которая заключается в резком снижении максимальной температуры обжига строительного материала на 100-150°С. Без применения указанного процесса вспененная силикатная масса, как правило, продолжает по инерции возрастать в объеме, а ячейки в стекломассе в это время коалесцируют и увеличиваются в объеме. В результате этого формируется материал с неравномерно распределенными и сообщающимися порами, что весьма нежелательно для теплоизоляционного материала.The present invention differs from the prototype in that in the proposed method, the expanded silicate mass is stabilized in order to fix the volume, which consists in a sharp decrease in the maximum firing temperature of building material by 100-150 ° C. Without the use of this process, the foamed silicate mass, as a rule, continues to increase inertia in volume, while the cells in the glass mass coalesce and increase in volume at this time. As a result of this, a material is formed with unevenly distributed and interconnected pores, which is highly undesirable for a heat-insulating material.
Предлагаемое изобретение отличается от прототипа тем, что в нем предлагается новый подход к использованию структурно-морфологических особенностей цеолитовых пород и вулканических стекол (перлитов), обладающих уникальной способностью адсорбировать вещества, благодаря наличию в них каналов, окон на молекулярном уровне. Используемые в прототипе кремнеземсодержащие породы не обладают этой уникальной ионообменной, сорбционной и каталитической способностью, присущей цеолитовым породам и вулканическим стеклам (перлитам), и в силу этого не способны хорошо впитывать в себя щелочной компонент, тем более что из структуры кремнеземсодержащих пород не удалена физически связанная (гигроскопическая и гидратная) вода, поскольку предварительная термическая подготовка исходных пород в прототипе не предусмотрена.The present invention differs from the prototype in that it proposes a new approach to the use of structural and morphological features of zeolite rocks and volcanic glasses (perlite), which have a unique ability to adsorb substances, due to the presence in them of channels, windows at the molecular level. Silica-containing rocks used in the prototype do not have this unique ion-exchange, sorption and catalytic ability inherent in zeolite rocks and volcanic glasses (perlite), and therefore are not able to absorb the alkaline component well, especially since the physically bound rocks are not removed from the structure of silica-containing rocks (hygroscopic and hydrated) water, since preliminary thermal preparation of the source rocks in the prototype is not provided.
Именно это обстоятельство служит предпосылкой к тому, что в структуре силикатной массы при температуре обжига в заявляемом изобретении создается больший объем газовой фазы за счет связанной воды в цеолитовой породе и в вулканическом стекле, а также за счет OH-групп, вносимых с гидрооксидом натрия. Поэтому вспученный материал, получаемый в заявляемом изобретении, обладает комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств, показатели которых превосходят аналогичные показатели по прототипу.It is this circumstance that serves as a prerequisite for the fact that in the structure of the silicate mass at the firing temperature in the claimed invention, a larger volume of the gas phase is created due to bound water in zeolite rock and in volcanic glass, as well as due to OH groups introduced with sodium hydroxide. Therefore, the expanded material obtained in the claimed invention has a complex of physico-mechanical and operational properties, the performance of which is superior to that of the prototype.
Из проведенного заявителем анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, заявитель не обнаружил аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного способа для получения строительного материала. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения по отношению к усматриваемому техническому результату: повышению физико-механических и эксплуатационных свойств строительного материала, повышению эффективности использования кремнеземсодержащих пород, снижению расхода щелочного компонента, снижению энергозатрат и трудоемкости производства.From the analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, the applicant did not find analogues that are characterized by signs that are identical to all the essential features of the claimed method for obtaining building material. The definition from the list of identified analogues of the prototype as the closest in the set of essential features of the analogue allowed us to identify the set of essential distinguishing features set forth in the claims in relation to the perceived technical result: increase the physico-mechanical and operational properties of the building material, increase the efficiency of use of siliceous rocks, reduce consumption alkaline component, reducing energy costs and labor intensity of production.
В заявленных композициях предлагаемого способа получения строительного материала использованы цеолитсодержащая порода и вулканические стекла (перлиты) Мухор-Талинского месторождения Республики Бурятия, химический состав которых приведен в таблицах 1 и 2.In the claimed compositions of the proposed method for producing building material used zeolite-containing rock and volcanic glass (perlite) Mukhor-Talinsky deposits of the Republic of Buryatia, the chemical composition of which is shown in tables 1 and 2.
Под цеолитовой породой подразумеваются витрокластические и агломератовые туфы с содержанием цеолитов от 40% (в среднем) до 60-65% (максимум). Цеолиты (от греч. zeo - киплю и lithos - камень) - это алюмосиликаты, способные вспучиваться при нагревании. Их кристаллическая структура образована тетраэдрами [SiO4]4- и [AlO4]5-, объединенными общими вершинами в трехмерный каркас, пронизанный полостями и каналами. В последних находятся молекулы воды и катионы металлов (I и II групп периодической системы Менделеева), а также аммония, тетраалкиламмония и др.Zeolite rock refers to vitroclastic and agglomerate tuffs with a zeolite content of 40% (average) to 60-65% (maximum). Zeolites (from the Greek. Zeo - boil and lithos - stone) are aluminosilicates that can swell when heated. Their crystalline structure is formed by [SiO 4 ] 4- and [AlO 4 ] 5- tetrahedra, united by common vertices into a three-dimensional skeleton penetrated by cavities and channels. In the latter there are water molecules and metal cations (I and II groups of the periodic table), as well as ammonium, tetraalkylammonium, etc.
Основными минеральными формами цеолитов являются морденит и клиноптилолит. По данным испытаний, проведенных в Аналитическом сертификационном испытательном центре (г.Москва), цеолитовая порода Мухор-Талинского месторождения содержит клиноптилолит (Na,K,Ca,Mg)·Ca[Al6Si20O72]·20H2O (55±3) %; морденит Ca2(Na,K)·Ca[Al5Si40O96]·28H2O (15±1,5) %; монтмориллонит (l/2Ca,Na)0,7·(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)3O20(OH)4]·28H2O (12±1) %; калиевый полевой шпат KALSi2O8 (3±0,5)%; рентгеноаморфную фазу - остальное.The main mineral forms of zeolites are mordenite and clinoptilolite. According to tests conducted at the Analytical Certification Testing Center (Moscow), the zeolite rock of the Muhor-Talinsky deposit contains clinoptilolite (Na, K, Ca, Mg) · Ca [Al 6 Si 20 O 72 ] · 20H 2 O (55 ± 3)%; mordenite Ca 2 (Na, K) · Ca [Al 5 Si 40 O 96 ] · 28H 2 O (15 ± 1.5)%; montmorillonite (l / 2Ca, Na) 0.7 · (Al, Mg, Fe) 4 (Si, Al) 3 O 20 (OH) 4 ] · 28H 2 O (12 ± 1)%; potassium feldspar KALSi 2 O 8 (3 ± 0.5)%; X-ray amorphous phase - the rest.
Перлит - это кислое водосодержащее вулканическое стекло, все типы которого содержат воду и кристаллические включения (см. Горная энциклопедия, том 4, М.: Советская энциклопедия. - 1991. - с.73). Согласно классификации отечественного перлитового сырья, предложенной Н.И.Сергеевым, В.В.Наседкиным и др., перлиты Мухор-Талинского месторождения по содержанию воды и кристаллических включений отнесены к различным разновидностям. Основной мотивацией к использованию вулканических стекол в составах шихты для получения заявленного строительного материала являются их фазовый и химический составы, а именно повышенное содержание в них стеклофазы, оксидов щелочных металлов и наличие в полостях и каналах перлитов различных типов воды.Perlite is an acidic water-containing volcanic glass, all types of which contain water and crystalline inclusions (see Mountain Encyclopedia, Volume 4, Moscow: Soviet Encyclopedia. - 1991. - p. 73). According to the classification of domestic perlite raw materials proposed by N.I. Sergeev, V.V. Nasedkin and others, perlites of the Mukhor-Talinsky deposit are classified as different varieties according to water content and crystalline inclusions. The main motivation for using volcanic glasses in the composition of the mixture to obtain the claimed building material is their phase and chemical compositions, namely the increased content of glass phases, alkali metal oxides in them and the presence of various types of water in the cavities and channels of perlite.
В заявленном изобретении для получения строительного материала использованы перлиты Мухор-Талинского месторождения, химический состав которых представлен в таблице 2.In the claimed invention to obtain building material used perlite Mukhor-Talinsky deposits, the chemical composition of which is presented in table 2.
К гидратированным перлитам в заявленном изобретении отнесены сильногидратированные массивные перлиты с количеством стекловидной фазы не менее 95% с объемной массой 1,9-2,1 г/см3, содержанием гигроскопической воды 0,6-3,2% и п.п.п. 6,5-11%. К стекловидным перлитам в заявленном изобретении отнесены неизмененные массивные перлиты без микролитов и кристаллитов с количеством стекловидной фазы не менее 90-95%, с объемной массой 2,2-2,3 г/см3, содержанием гигроскопической воды 0,3-1,0% и п.п.п. 5,5-6,5%. К закристаллизованным перлитам в заявленном изобретении отнесены массивные перлиты с кристаллитами и микролитами с содержанием 20-40% стекловидной фазы и 60-80% криптокристаллических агрегатов, с объемной массой 2,1-2,4 г/см3 и содержанием гигроскопической воды 0,3-1,3% и п.п.п. 4,3-6,6%.Hydrated perlites in the claimed invention include highly hydrated massive perlites with a vitreous phase of at least 95% with a bulk density of 1.9-2.1 g / cm 3 , hygroscopic water content of 0.6-3.2% and p.p. . 6.5-11%. Vitreous perlites in the claimed invention include unchanged massive perlites without microlites and crystallites with a quantity of vitreous phase of at least 90-95%, with a bulk density of 2.2-2.3 g / cm 3 , hygroscopic water content of 0.3-1.0 % and pp 5.5-6.5%. Massive perlites with crystallites and microlites with a content of 20-40% vitreous phase and 60-80% cryptocrystalline aggregates, with a bulk density of 2.1-2.4 g / cm 3 and a hygroscopic water content of 0.3 are classified as crystallized perlites in the claimed invention. -1.3% and pp 4.3-6.6%.
В предлагаемом изобретении целесообразность вышеуказанного подразделения основана на том, что отличие их по содержанию воды может оказать влияние на режимы термической подготовки пород и термической обработки шихты, а отличие их по содержанию кристаллических включений - на продолжительность помола и режимы обжига силикатной массы. Расширение знаний в этой области позволяет наметить пути рационального использования отличных друг от друга разновидностей перлитового сырья в производстве эффективного строительного теплоизоляционного материала. Известно, что при добыче кондиционных стекловидных перлитов гидратированные перлиты в силу высокого водосодержания, а закристаллизованные в силу слабой вспучиваемости часто не попадают в сферу материального производства и тем самым снижается эффективность их использования.In the present invention, the appropriateness of the above unit is based on the fact that their difference in water content can affect the modes of heat treatment of rocks and heat treatment of the mixture, and their difference in the content of crystalline inclusions on the duration of grinding and modes of firing silicate mass. The expansion of knowledge in this area allows us to outline ways of rational use of different from each other varieties of perlite raw materials in the production of effective building heat-insulating material. It is known that in the extraction of conditioned glassy perlites, hydrated perlites due to their high water content, and crystallized perlites due to weak swelling often do not fall into the sphere of material production, and thereby their efficiency is reduced.
Рентгеновский спектр закристаллизованного перлита подтверждает наличие структурных мотивов, близких к минералам тридимиткристобалитового ряда и полевых шпатов - санидина и альбита (см. Глуховский В.Д., Цыремпилов А.Д., Рунова Р.Ф., Меркин А.П. и др. Щелочные бетоны на основе эффузивных пород. - Иркутск: Изд-во Иркут. Ун-та, 1990. - 176 с.).The X-ray spectrum of crystallized perlite confirms the presence of structural motifs close to the minerals of the tridimite-cristobalite series and feldspars - sanidin and albite (see Glukhovsky V.D., Tsyrempilov A.D., Runova R.F., Merkin A.P. and others. Alkaline concrete based on effusive rocks. - Irkutsk: Publishing house Irkut. Un-ta, 1990. - 176 p.).
По данным рентгенофазового анализа, проведенного в Аналитическом сертификационном испытательном центре АСИЦ ВИМС (г.Москва), в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, а также в лаборатории Байкальского института природопользования Сибирского отделения РАН, цеолитовая порода Мухор-Талинского месторождения обладает неоднородностью слагающих ее минералов. В зависимости от месторасположения отбора проб в одних пробах преобладает цеолитовый минерал морденит, а в других - клиноптилолит. В предлагаемом изобретении проблема оптимизации фазового состава шихты для получения вспученного строительного материала с требуемыми структурой и свойствами решена путем введения в шихту дополнительно второго компонента, а именно вулканического стекла (перлитов). Подшихтовка цеолитовых пород перлитом в присутствии щелочного компонента позволила в предлагаемом изобретении получить расплав при энергетически выгодных температурных режимах и пониженном содержании дорогостоящего щелочного компонента. В результате при обжиге происходит высокотемпературное усреднение фазового состава поризуемой стекломассы, в котором растворяются цеолитовые минералы не в зависимости от того, какой минерал (морденит или клиноптилолит) находится в цеолитсодержащей породе. Вероятно, при этом также возрастает растворимость и минералов-балластов (полевого шпата, монтмориллонита, кварца), присутствующих в цеолитовой породе (ок. 20%).According to x-ray phase analysis carried out in the Analytical Certification Test Center ASIC SIMS (Moscow), in the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering, as well as in the laboratory of the Baikal Institute of Nature Management of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, the zeolite rock of the Mukhor-Talinsky deposit has a heterogeneity of the minerals composing it. Depending on the location of the sampling, zeolite mineral mordenite predominates in some samples, and clinoptilolite prevails in others. In the present invention, the problem of optimizing the phase composition of the mixture to obtain expanded building material with the desired structure and properties is solved by introducing an additional second component into the mixture, namely, volcanic glass (perlite). The undermining of zeolite rocks with perlite in the presence of an alkaline component made it possible to obtain a melt in the present invention at energetically favorable temperature conditions and a low content of an expensive alkaline component. As a result, during firing, a high-temperature averaging of the phase composition of the porous glass melt takes place, in which the zeolite minerals dissolve regardless of which mineral (mordenite or clinoptilolite) is in the zeolite-containing rock. It is also likely that the solubility of ballast minerals (feldspar, montmorillonite, quartz) present in the zeolite rock also increases (about 20%).
Благодаря формированию равномерно распределенной и мелкой пористости за счет высокотемпературного усреднения фазового состава поризуемой стекломассы в результате оптимизации условий подготовки шихты из цеолитовой породы, вулканического стекла (перлита) и щелочного компонента (гидроксида натрия) по предлагаемому способу стало возможным создание вспученного строительного материала с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.Due to the formation of uniformly distributed and fine porosity due to high-temperature averaging of the phase composition of the porous glass melt as a result of optimization of the conditions for preparing the mixture from zeolite rock, volcanic glass (perlite) and alkaline component (sodium hydroxide) by the proposed method, it was possible to create expanded building material with high physical and mechanical and operational properties.
Для выбора оптимального состава шихты были приготовлены составы (см. таблицы 3, 4, 5), отличающиеся друг от друга соотношением цеолитовой породы и вулканического стекла (в % по массе): 20; 35; 50; 65; 80 цеолитовой породы и 66; 50; 34; 18; 2 перлита гидратированного (композиция 1); 3; 22,5; 42; 61,5; 81 цеолитовой породы и 83; 62,5; 42; 21,5; 1 перлита стекловидного (композиция 2); 2; 19; 36; 53; 70 цеолитовой породы и 82; 64; 46; 28; 10 перлита закристаллизованного (композиция 3). Содержание гидроксида натрия в композициях 1 и 2 находится в пределах 14-18%, а в композиции 3 - в пределах 16-20%. Принятые нами композиции 1, 2 и 3 отличаются тем, что в качестве вулканического стекла они содержат перлиты трех разновидностей с различной способностью к вспучиванию. Соотношения в шихте цеолитовой породы и вулканического стекла по каждой композиции приняты с учетом отличий в морфологии перлитовых разновидностей.To select the optimal composition of the charge were prepared compositions (see tables 3, 4, 5), differing from each other by the ratio of zeolite rock and volcanic glass (in% by weight): 20; 35; fifty; 65; 80 zeolite rocks and 66; fifty; 34; eighteen; 2 hydrated perlite (composition 1); 3; 22.5; 42; 61.5; 81 zeolite rocks and 83; 62.5; 42; 21.5; 1 vitreous perlite (composition 2); 2; 19; 36; 53; 70 zeolite rocks and 82; 64; 46; 28; 10 perlite crystallized (composition 3). The sodium hydroxide content in compositions 1 and 2 is in the range of 14-18%, and in composition 3 is in the range of 16-20%. The compositions 1, 2, and 3 we adopted are distinguished by the fact that, as volcanic glass, they contain perlites of three varieties with different swelling properties. The ratios in the charge of zeolite rock and volcanic glass for each composition are taken into account the differences in the morphology of perlite varieties.
Предлагаемый способ получения строительного материала на основе цеолитовой породы и гидратированного перлита (композиция 1) осуществляют следующим образом. Из отдозированных порций порошков цеолитовой породы и перлита составляют смесь, которую тщательно перемешивают. К готовой силикатной массе добавляют 14-18% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающего отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита гидратированного в пределах 0,163-0,22, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды находится в пределах 2,78-3,57. Полученную смесь перемешивают с помощью смесителя до гомогенного состояния, а затем смесь на поддоне помещают в сушильную камеру и подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 50-60°С и в течение 3 часов при температуре 250-260°С до получения силикатной массы с остаточной влажностью 1 мас.%. Сухую силикатную массу с помощью дробилки дробят до фракции 2-3 мм, а затем измельчают в вибрационной мельнице до основной фракции не более 50-60 мкм. Измельченную порошкообразную силикатную массу насыпают в металлическую форму, помещают в муфельную печь и подвергают нагреву до температуры 650°С, при которой выдерживают в течение 1 часа. Указанный интервал температур соответствует эндотермическим эффектам на термограммах цеолитовых и перлитовых пород, которые указывают на удаление из структуры пород прочно связанной воды. Вспучивание силикатной массы проводят в температурном интервале от 745 до 825°С.The proposed method for producing building material based on zeolite rock and hydrated perlite (composition 1) is as follows. Of the dosed portions of the powders of zeolite rock and perlite make up a mixture that is thoroughly mixed. To the finished silicate mass, 14-18% NaOH is added in the form of an aqueous solution providing the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite in the range 0.163-0.22, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is in the range 2.78-3.57. The resulting mixture is stirred using a mixer until a homogeneous state, and then the mixture on a pallet is placed in a drying chamber and dried for 2 hours at a temperature of 50-60 ° C and for 3 hours at a temperature of 250-260 ° C to obtain a silicate mass with residual moisture content of 1 wt.%. Dry silicate mass is crushed using a crusher to a fraction of 2-3 mm, and then crushed in a vibration mill to the main fraction of not more than 50-60 microns. The crushed powdery silicate mass is poured into a metal mold, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 650 ° C, at which it is held for 1 hour. The indicated temperature range corresponds to endothermic effects on thermograms of zeolite and perlite rocks, which indicate the removal of firmly bound water from the rock structure. Swelling of the silicate mass is carried out in the temperature range from 745 to 825 ° C.
Предлагаемый способ получения строительного материала на основе цеолитовой породы и стекловидного перлита (композиция 2) осуществляют следующим образом. Из отдозированных порций порошков цеолитовой породы и перлита составляют смесь, которую тщательно перемешивают. К готовой силикатной массе добавляют 14-18% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающего отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита стекловидного в пределах 0,163-0,22, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды находится в пределах 2,78-3,57. Полученную смесь перемешивают с помощью смесителя до гомогенного состояния, а затем смесь на поддоне помещают в сушильную камеру и подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 45-55°С и в течение 3 часов при температуре 245-255°С до получения силикатной массы с остаточной влажностью 1 мас.%. Сухую силикатную массу с помощью дробилки дробят до фракции 2-3 мм, а затем измельчают в вибрационной мельнице до основной фракции не более 50-60 мкм. Измельченную порошкообразную силикатную массу насыпают в металлическую форму, помещают в муфельную печь и нагревают до температуры 625°С, при которой выдерживают в течение 1 часа. Указанный интервал температур соответствует эндотермическим эффектам на термограммах цеолитовых и перлитовых пород, которые указывают на удаление из структуры пород прочно связанной воды. Вспучивание силикатной массы проводят в температурном интервале от 750 до 850°С.The proposed method for producing building material based on zeolite rock and vitreous perlite (composition 2) is as follows. Of the dosed portions of the powders of zeolite rock and perlite make up a mixture that is thoroughly mixed. To the finished silicate mass, 14-18% NaOH is added in the form of an aqueous solution providing the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite in the range 0.163-0.22, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is in the range 2.78-3.57. The resulting mixture is stirred using a mixer until a homogeneous state, and then the mixture on a tray is placed in a drying chamber and dried for 2 hours at a temperature of 45-55 ° C and for 3 hours at a temperature of 245-255 ° C to obtain a silicate mass with residual moisture content of 1 wt.%. Dry silicate mass is crushed using a crusher to a fraction of 2-3 mm, and then crushed in a vibration mill to the main fraction of not more than 50-60 microns. The crushed powdery silicate mass is poured into a metal mold, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 625 ° C, at which it is kept for 1 hour. The indicated temperature range corresponds to endothermic effects on thermograms of zeolite and perlite rocks, which indicate the removal of firmly bound water from the rock structure. The expansion of the silicate mass is carried out in the temperature range from 750 to 850 ° C.
Предлагаемый способ получения строительного материала на основе цеолитовой породы и закристаллизованного перлита (композиция 3) осуществляют следующим образом. Из отдозированных порций порошков цеолитовой породы и перлита составляют смесь, которую тщательно перемешивают. К готовой силикатной массе добавляют 16-20% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающего отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита закристаллизованного в пределах 0,19-0,25, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды находится в пределах 2,5-3,125. Полученную смесь перемешивают с помощью смесителя до гомогенного состояния, а затем смесь на поддоне помещают в сушильную камеру и подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 40-50°С и в течение 3 часов при температуре 240-250°С до получения силикатной массы с остаточной влажностью 1 мас.%. Сухую силикатную массу с помощью дробилки дробят до фракции 2-3 мм, а затем измельчают в вибрационной мельнице до основной фракции не более 50-60 мкм. Измельченную порошкообразную силикатную массу насыпают в металлическую форму, помещают в муфельную печь и нагревают до температуры 600°С, при которой выдерживают в течение 1 часа. Указанный интервал температур соответствует эндотермическим эффектам на термограммах цеолитовых и перлитовых пород, которые указывают на удаление из структуры пород прочно связанной воды. Вспучивание силикатной массы проводят в температурном интервале от 760 до 860°С.The proposed method for producing building material based on zeolite rock and crystallized perlite (composition 3) is as follows. Of the dosed portions of the powders of zeolite rock and perlite make up a mixture that is thoroughly mixed. To the finished silicate mass, 16-20% NaOH is added in the form of an aqueous solution providing a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite in the range 0.19-0.25, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is in the range of 2.5-3.125. The resulting mixture is stirred using a mixer until a homogeneous state, and then the mixture on a tray is placed in a drying chamber and dried for 2 hours at a temperature of 40-50 ° C and for 3 hours at a temperature of 240-250 ° C to obtain a silicate mass with residual moisture content of 1 wt.%. Dry silicate mass is crushed using a crusher to a fraction of 2-3 mm, and then crushed in a vibration mill to the main fraction of not more than 50-60 microns. The crushed powdery silicate mass is poured into a metal mold, placed in a muffle furnace and heated to a temperature of 600 ° C, at which it is kept for 1 hour. The indicated temperature range corresponds to endothermic effects on thermograms of zeolite and perlite rocks, which indicate the removal of firmly bound water from the rock structure. Swelling of the silicate mass is carried out in the temperature range from 760 to 860 ° C.
В композициях 1, 2 и 3 предлагаемого изобретения вспученный материал с целью снятия внутренних напряжений подвергают отжигу, для чего его остужают вместе с печью до комнатной температуры.In compositions 1, 2 and 3 of the present invention, the expanded material is annealed to relieve internal stresses, for which it is cooled together with the furnace to room temperature.
В заявленном изобретении во всех трех композициях 1, 2 и 3 для сокращения энергозатрат и упрощения технологии получения строительного материала путем сокращения числа ступеней от шести (по прототипу) до трех (в предлагаемом изобретении) термообработки шихты перед обжигом, а также улучшения поровой структуры и свойств материала предложена оптимизация условий подготовки исходных пород. Это осуществляется следующим образом. Дробленые куски цеолитовой породы и перлита подвергают раздельному помолу в вибрационной мельнице, а затем термической подготовке путем раздельной сушки в сушильной камере. Такая предварительная подготовка исходных пород способствует удалению из структуры пород гигроскопической влаги и слабосвязанной гидратной воды.In the claimed invention in all three compositions 1, 2 and 3 to reduce energy consumption and simplify the technology of obtaining building material by reducing the number of steps from six (according to the prototype) to three (in the present invention) heat treatment of the mixture before firing, as well as improving the pore structure and properties The material proposed optimization of the conditions for the preparation of source rocks. This is as follows. Crushed pieces of zeolite rock and perlite are subjected to separate grinding in a vibration mill, and then heat treatment by separate drying in a drying chamber. Such preliminary preparation of the source rocks helps to remove hygroscopic moisture and loosely bound hydrated water from the rock structure.
В предлагаемом изобретении также для стабилизации пены и фиксации объема вспученной силикатной массы производят быстрое снижение максимальной температуры обжига на 100-150°С.In the present invention also to stabilize the foam and fix the volume of the expanded silicate mass, a rapid decrease in the maximum firing temperature by 100-150 ° C is carried out.
Примеры, подтверждающие получение строительного материала на основе цеолитовой породы и гидратированного перлита (композиция 1)Examples confirming the receipt of building material based on zeolite rock and hydrated perlite (composition 1)
Пример 1Example 1
Из отдозированных порций порошков цеолитовой породы и гидратированного перлита составляют смесь, которую тщательно перемешивают. К готовой смеси добавляют 17% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающего отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и гидратированного перлита, равное 0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды - 2,94.Of the dosed portions of the powders of zeolite rock and hydrated perlite make up a mixture that is thoroughly mixed. To the finished mixture, 17% NaOH is added in the form of an aqueous solution, providing a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite equal to 0.205, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content is 2.94.
Полученную смесь перемешивают с помощью смесителя до гомогенного состояния, а затем гомогенную смесь на поддоне помещают в сушильную камеру, в которой удаляют физическую воду и получают силикатную массу с остаточной влажностью 1 мас.%. Сухую силикатную массу с помощью дробилки дробят до фракции 2-3 мм, а затем с помощью вибрационной мельницы измельчают до основной фракции не более 50-60 мкм. Измельченную порошкообразную силикатную массу насыпают в металлическую форму и помещают в муфельную печь. Силикатную массу подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 50-60°С и в течение 3 часов при температуре 250-260°С до получения силикатной массы с остаточной влажностью 1 мас.%, а затем нагревают со скоростью 7-8°С/мин до температуры 650°С, при которой выдерживают в течение 1 часа. После нагрева температуру в печи повышают со скоростью 5-6°С/мин до 765°С, при которой проводят вспучивание силикатной массы в течение 1 часа. С целью снятия внутренних напряжений подвергают отжигу, для чего его остужают вместе с печью до комнатной температуры.The resulting mixture is mixed with a mixer until it is homogeneous, and then the homogeneous mixture is placed on a tray in a drying chamber, in which physical water is removed and a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.% Is obtained. Dry silicate mass is crushed with a crusher to a fraction of 2-3 mm, and then crushed to a base fraction of not more than 50-60 microns with a vibration mill. The crushed powdery silicate mass is poured into a metal mold and placed in a muffle furnace. The silicate mass is dried for 2 hours at a temperature of 50-60 ° C and for 3 hours at a temperature of 250-260 ° C to obtain a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.%, And then heated at a speed of 7-8 ° C / min to a temperature of 650 ° C, at which they are incubated for 1 hour. After heating, the temperature in the furnace is increased at a rate of 5-6 ° C / min to 765 ° C, at which the silicate mass is expanded for 1 hour. In order to relieve internal stresses, they are annealed, for which it is cooled together with the furnace to room temperature.
Для сокращения энергозатрат и упрощения технологии строительного материала путем сокращения числа ступеней термообработки шихты перед обжигом, а также улучшения поровой структуры и свойств строительного материала в заявляемом изобретении дробленые куски цеолитовой породы фракции 3-5 мм и гидратированного перлита фракции 0,5-5 мм подвергают раздельному помолу в вибрационной мельнице: цеолитовой породы в течение 7-9 минут, а гидратированного перлита в течение 3-4 минут до размеров частиц не более 100 мкм, а затем термической подготовке путем сушки в сушильной камере: цеолитовой породы при температуре 200-300°С в течение 0,25 часа, гидратированного перлита - при температуре 320°С в течение 0,15 часа.To reduce energy consumption and simplify the technology of building material by reducing the number of stages of heat treatment of the mixture before firing, as well as improving the pore structure and properties of the building material in the present invention, crushed pieces of zeolite rock fractions of 3-5 mm and hydrated perlite fractions of 0.5-5 mm are subjected to separate grinding in a vibration mill: zeolite rock for 7-9 minutes, and hydrated perlite for 3-4 minutes to a particle size of not more than 100 microns, and then heat treatment by ears in the drying chamber: zeolite rock at a temperature of 200-300 ° C for 0.25 hours, hydrated perlite - at a temperature of 320 ° C for 0.15 hours.
Для стабилизации пены и фиксации объема вспученной силикатной массы при максимальной температуре обжига перед отжигом производят резкое снижение температуры обжига строительного материала на 100-150°С.To stabilize the foam and fix the volume of the expanded silicate mass at the maximum firing temperature before annealing, a sharp decrease in the firing temperature of the building material by 100-150 ° C is performed.
Средняя плотность полученного строительного материала составляет 285 кг/м3, его прочность при сжатии - 2,4 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 2,5 мм.The average density of the obtained building material is 285 kg / m 3 , its compressive strength is 2.4 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 2.5 mm.
Пример 2Example 2
Проводят аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов:Carried out analogously to example 1 with the following ratio of components:
Добавка в силикатную массу 16% NaOH в виде водного раствора обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и гидратированного перлита, равное 0,191, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 3,125. Вспучивание строительного материала производят при температуре 785°С.The addition to the silicate mass of 16% NaOH in the form of an aqueous solution provides a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite, equal to 0.191, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 3.125. Building material swelling is carried out at a temperature of 785 ° C.
Средняя плотность строительного материала составляет 405 кг/м3, его прочность при сжатии - 5,0 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 2,0 мм.The average density of the building material is 405 kg / m 3 , its compressive strength is 5.0 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 2.0 mm.
Пример 3Example 3
Проводят аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов:Carried out analogously to example 1 with the following ratio of components:
Добавка в силикатную массу 15% NaOH в виде водного раствора обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и гидратированного перлита, равное 0,177, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 3,33. Вспучивание строительного материала производят при температуре 805°С.The addition of 15% NaOH to the silicate mass in the form of an aqueous solution provides a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite, equal to 0.177, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 3.33. Building material is expanded at a temperature of 805 ° C.
Средняя плотность строительного материала составляет 515 кг/м3, его прочность при сжатии - 12,0 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 1,5 мм.The average density of the building material is 515 kg / m 3 , its compressive strength is 12.0 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 1.5 mm.
Примеры, подтверждающие получение строительного материала на основе цеолитовой породы и стекловидного перлита (композиция 2)Examples confirming the receipt of building material based on zeolite rock and vitreous perlite (composition 2)
Пример 4Example 4
Проводят при следующем соотношении компонентов:Carried out in the following ratio of components:
Из отдозированных порций порошков цеолитовой породы и стекловидного перлита составляют смесь, которую тщательно перемешивают. К готовой силикатной массе добавляют 17% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающего отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и стекловидного перлита, равное 0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 2,94.From the dosed portions of the powders of zeolite rock and vitreous perlite make up a mixture that is thoroughly mixed. To the finished silicate mass, 17% NaOH is added in the form of an aqueous solution providing a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite equal to 0.205, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 2.94.
Полученную смесь перемешивают с помощью смесителя до гомогенного состояния, а затем гомогенную смесь на поддоне помещают в сушильную камеру, в которой удаляют физическую воду и получают силикатную массу с остаточной влажностью 1 мас.%. Сухую силикатную массу с помощью дробилки дробят до фракции 2-3 мм, а затем с помощью вибрационной мельницы измельчают до основной фракции не более 50-60 мкм. Измельченную порошкообразную силикатную массу насыпают в металлическую форму и помещают в муфельную печь. Силикатную массу подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 45-55°С и в течение 3 часов при температуре 245-255°С до получения силикатной массы с остаточной влажностью 1 мас.%, а затем нагревают со скоростью 7-8°С/мин до температуры 600°С, при которой выдерживают в течение 1 часа. После нагрева температуру в печи повышают со скоростью 5-6°С/мин до 775°С, при которой проводят вспучивание силикатной массы в течение 1 часа. С целью снятия внутренних напряжений подвергают отжигу, для чего ее остужают вместе с печью до комнатной температуры.The resulting mixture is mixed with a mixer until it is homogeneous, and then the homogeneous mixture is placed on a tray in a drying chamber, in which physical water is removed and a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.% Is obtained. Dry silicate mass is crushed with a crusher to a fraction of 2-3 mm, and then crushed to a base fraction of not more than 50-60 microns with a vibration mill. The crushed powdery silicate mass is poured into a metal mold and placed in a muffle furnace. The silicate mass is dried for 2 hours at a temperature of 45-55 ° C and for 3 hours at a temperature of 245-255 ° C to obtain a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.%, And then heated at a rate of 7-8 ° C / min to a temperature of 600 ° C, at which they are incubated for 1 hour. After heating, the temperature in the furnace is increased at a rate of 5-6 ° C / min to 775 ° C, at which the silicate mass is expanded for 1 hour. In order to relieve internal stresses, they are annealed, for which it is cooled together with the furnace to room temperature.
Для сокращения энергозатрат и упрощения технологии получения строительного материала путем сокращения числа ступеней термообработки шихты перед обжигом, а также улучшения поровой структуры и свойств строительного материала в заявляемом изобретении дробленые куски цеолитовой породы фракции 3-5 мм и стекловидного перлита фракции 0,5-5 мм подвергают раздельному помолу в вибрационной мельнице: цеолитовой породы в течение 7-9 минут, а стекловидного перлита в течение 4-6 минут до размеров частиц не более 100 мкм, а затем термической подготовке путем сушки в сушильной камере: цеолитовой породы при температуре 200-300°С в течение 0,25 часа, стекловидного перлита - при температуре 315°С в течение 0,15 часа.To reduce energy consumption and simplify the technology of obtaining building material by reducing the number of stages of heat treatment of the mixture before firing, as well as improving the pore structure and properties of the building material in the present invention, crushed pieces of zeolite rock fraction 3-5 mm and glassy perlite fraction 0.5-5 mm are subjected separate grinding in a vibration mill: zeolite rock for 7-9 minutes, and vitreous perlite for 4-6 minutes to a particle size of not more than 100 microns, and then heat treatment drying it in a drying chamber: zeolite rock at a temperature of 200-300 ° C for 0.25 hours, vitreous perlite - at a temperature of 315 ° C for 0.15 hours.
Для стабилизации пены и фиксации объема вспученной силикатной массы при максимальной температуре обжига перед отжигом производят резкое снижение температуры обжига строительного материала на 100-150°С.To stabilize the foam and fix the volume of the expanded silicate mass at the maximum firing temperature before annealing, a sharp decrease in the firing temperature of the building material by 100-150 ° C is performed.
Средняя плотность полученного строительного материала составляет 300 кг/м3, его прочность при сжатии - 3,2 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 2,0 мм.The average density of the obtained building material is 300 kg / m 3 , its compressive strength is 3.2 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 2.0 mm.
Пример 5Example 5
Проводят аналогично примеру 4 при следующем соотношении компонентов:Carried out analogously to example 4 with the following ratio of components:
Добавка в силикатную массу 16% NaOH в виде водного раствора обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и стекловидного перлита, равное 0,19, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 3,13. Вспучивание строительного материала производят при температуре 800°С.The addition to the silicate mass of 16% NaOH in the form of an aqueous solution provides a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite, equal to 0.19, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 3.13. The expansion of the building material is carried out at a temperature of 800 ° C.
Средняя плотность строительного материала составляет 420 кг/м3, его прочность при сжатии - 5,3 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 1,5 мм.The average density of the building material is 420 kg / m 3 , its compressive strength is 5.3 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 1.5 mm.
Пример 6Example 6
Проводят аналогично примеру 4 при следующем соотношении компонентов:Carried out analogously to example 4 with the following ratio of components:
Добавка в силикатную массу 15% NaOH в виде водного раствора обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и стекловидного перлита, равное 0,19, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 3,33. Вспучивание строительного материала производят при температуре 825°С.The addition of 15% NaOH to the silicate mass in the form of an aqueous solution provides a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite, equal to 0.19, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 3.33. Building material swelling is carried out at a temperature of 825 ° C.
Средняя плотность строительного материала составляет 545 кг/м3, его прочность при сжатии - 13 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 1 мм.The average density of the building material is 545 kg / m 3 , its compressive strength is 13 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 1 mm.
Примеры, подтверждающие получение строительного материала на основе цеолитовой породы и закристаллизованного перлита (композиция 3)Examples confirming the receipt of building material based on zeolite rock and crystallized perlite (composition 3)
Пример 7Example 7
Проводят при следующем соотношении компонентов:Carried out in the following ratio of components:
Из отдозированных порций порошков цеолитовой породы и закристаллизованного перлита составляют смесь, которую тщательно перемешивают. К готовой силикатной массе добавляют 19% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающего отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и закристаллизованного перлита, равное 0,235, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 2,63.From the dosed portions of the powders of zeolite rock and crystallized perlite make up a mixture, which is thoroughly mixed. To the finished silicate mass, 19% NaOH is added in the form of an aqueous solution providing a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite equal to 0.235, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 2.63.
Полученную смесь перемешивают с помощью смесителя до гомогенного состояния, а затем гомогенную смесь на поддоне помещают в сушильную камеру, в которой удаляют физическую воду и получают силикатную массу с остаточной влажностью 1 мас.%. Сухую силикатную массу с помощью дробилки дробят до фракции 2-3 мм, а затем с помощью вибрационной мельницы измельчают до основной фракции не более 50-60 мкм. Измельченную порошкообразную силикатную массу насыпают в металлическую форму и помещают в муфельную печь. Силикатную массу подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 40-50°С и в течение 3 часов при температуре 240-250°С до получения силикатной массы с остаточной влажностью 1 мас.%, а затем нагревают со скоростью 7-8°С/мин до температуры 625°С, при которой выдерживают в течение 1 часа. После нагрева температуру в печи повышают со скоростью 5-6°С/мин до 785°С, при которой проводят вспучивание силикатной массы в течение 1 часа. С целью снятия внутренних напряжений подвергают отжигу, для чего его остужают вместе с печью до комнатной температуры.The resulting mixture is mixed with a mixer until it is homogeneous, and then the homogeneous mixture is placed on a tray in a drying chamber, in which physical water is removed and a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.% Is obtained. Dry silicate mass is crushed with a crusher to a fraction of 2-3 mm, and then crushed to a base fraction of not more than 50-60 microns with a vibration mill. The crushed powdery silicate mass is poured into a metal mold and placed in a muffle furnace. The silicate mass is dried for 2 hours at a temperature of 40-50 ° C and for 3 hours at a temperature of 240-250 ° C to obtain a silicate mass with a residual moisture content of 1 wt.%, And then heated at a speed of 7-8 ° C / min to a temperature of 625 ° C, at which they are incubated for 1 hour. After heating, the temperature in the furnace is increased at a rate of 5-6 ° C / min to 785 ° C, at which the silicate mass is expanded for 1 hour. In order to relieve internal stresses, they are annealed, for which it is cooled together with the furnace to room temperature.
Для сокращения энергозатрат и упрощения технологии получения строительного материала путем сокращения числа ступеней термообработки шихты перед обжигом, а также улучшения поровой структуры и свойств строительного материала в заявляемом изобретении дробленые куски цеолитовой породы фракции 3-5 мм и стекловидного перлита фракции 0,5-5 мм подвергают раздельному помолу в вибрационной мельнице: цеолитовой породы в течение 7-9 минут, а закристаллизованного перлита в течение 5-7 минут до размеров частиц не более 100 мкм, а затем термической подготовке путем сушки в сушильной камере: цеолитовой породы при температуре 200-300°С в течение 0,25 часа, закристаллизованного перлита - при температуре 315°С в течение 0,15 часа.To reduce energy consumption and simplify the technology of obtaining building material by reducing the number of stages of heat treatment of the mixture before firing, as well as improving the pore structure and properties of the building material in the present invention, crushed pieces of zeolite rock fraction 3-5 mm and glassy perlite fraction 0.5-5 mm are subjected separate grinding in a vibration mill: zeolite rock for 7-9 minutes, and crystallized perlite for 5-7 minutes to a particle size of not more than 100 microns, and then thermal preparation drying by drying in a drying chamber: zeolite rock at a temperature of 200-300 ° C for 0.25 hours, crystallized perlite at a temperature of 315 ° C for 0.15 hours.
Для стабилизации пены и фиксации объема вспученной силикатной массы при максимальной температуре обжига перед отжигом производят резкое снижение температуры обжига строительного материала на 100-150°С.To stabilize the foam and fix the volume of the expanded silicate mass at the maximum firing temperature before annealing, a sharp decrease in the firing temperature of the building material by 100-150 ° C is performed.
Средняя плотность строительного материала составляет 440 кг/м3, его прочность при сжатии - 5,4 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 2,0 мм.The average density of the building material is 440 kg / m 3 , its compressive strength is 5.4 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 2.0 mm.
Пример 8Example 8
Проводят аналогично примеру 7 при следующем соотношении компонентов:Carried out analogously to example 7 with the following ratio of components:
Добавка в силикатную массу 18% NaOH в виде водного раствора обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и закристаллизованного перлита, равное 0,22, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 2,78. Вспучивание строительного материала производят при температуре 810°С.The addition of 18% NaOH to the silicate mass in the form of an aqueous solution provides a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite, equal to 0.22, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 2.78. Building material swelling is carried out at a temperature of 810 ° C.
Средняя плотность строительного материала составляет 490 кг/м3, его прочность при сжатии - 4,7 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 1,5 мм.The average density of the building material is 490 kg / m 3 , its compressive strength is 4.7 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 1.5 mm.
Пример 9Example 9
Проводят аналогично примеру 7 при следующем соотношении компонентов:Carried out analogously to example 7 with the following ratio of components:
Добавка в силикатную массу 17% NaOH в виде водного раствора обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и закристаллизованного перлита, равное 0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды 2,94. Вспучивание строительного материала производят при температуре 835°С.The addition of 17% NaOH to the silicate mass in the form of an aqueous solution provides a ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite, equal to 0.205, and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content of 2.94. Building material swelling is carried out at a temperature of 835 ° C.
Средняя плотность строительного материала составляет 570 кг/м3, его прочность при сжатии - 11,0 МПа, структура равномернопористая, диаметр пор составляет менее 1 мм.The average density of the building material is 570 kg / m 3 , its compressive strength is 11.0 MPa, the structure is uniformly porous, and the pore diameter is less than 1 mm.
В таблицах 3, 4 и 5 приведены сравнительные характеристики свойств строительного материала, полученного соответственно с использованием гидратированного, стекловидного и закристаллизованного перлитов в сочетании с цеолитовой породой (композиции 1, 2 и 3).Tables 3, 4, and 5 show the comparative characteristics of the properties of the building material obtained, respectively, using hydrated, vitreous, and crystallized perlites in combination with zeolite rock (compositions 1, 2, and 3).
ныеPores uneven
ny
мерныеDense, uneven pores
measured
Анализ данных таблиц 3, 4 и 5 показывает, что результаты по физико-механическим свойствам, полученные для нового строительного материала с использованием гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов в сочетании с цеолитовой породой, незначительно меняются в ряду композиция 1 → композиция 2 → композиция 3. Это указывает на то, что при использовании предварительной термической подготовки пород и оптимизации составов шихты различия в морфологии, содержании воды в структуре исходных пород становятся не столь значимыми, чтобы оказывать значимое влияние на свойства синтезируемого материала. В результате этого возрастает воспроизводимость результатов и надежность технологии производства нового строительного материала при переходе от одной перлитовой разновидности к другой в составах шихт.An analysis of the data in Tables 3, 4, and 5 shows that the results on the physicomechanical properties obtained for a new building material using hydrated, vitreous, and crystallized perlites in combination with zeolite rock change slightly in the series composition 1 → composition 2 → composition 3. This indicates that when using preliminary thermal preparation of rocks and optimizing the composition of the charge, differences in morphology and water content in the structure of the source rocks become not so significant that have a significant impact on the properties of the synthesized material. As a result of this, the reproducibility of the results and the reliability of the production technology of the new building material increases during the transition from one perlite variety to another in charge compositions.
Также следует отметить, что существуют оптимальные составы шихты по основным компонентам и содержанию гидроксида натрия, а также температура обжига, которые являются предпочтительными с позиций экономии дорогостоящего щелочного компонента и снижения затрат электроэнергии, способствующие формированию оптимальной поровой структуры синтезируемого строительного материала, и, как следствие, росту показателей его физико-механических свойств. Так, для строительного материала состава «цеолитовая порода-перлит гидратированный» (табл.3) оптимальное содержание цеолитовой породы находится в пределах 65-35 мас.%, перлита гидратированного в пределах 18-50 мас.% и гидроксида натрия в пределах 15-17 мас.%. Указанное содержание гидроксида натрия обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита гидратированного в пределах 0,177-0,205 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды в пределах 2,94-3,33. Оптимальная температура обжига строительного материала состава «цеолитовая порода-перлит гидратированный» находится в пределах 765-805°С.It should also be noted that there are optimal compositions of the charge for the main components and the content of sodium hydroxide, as well as the firing temperature, which are preferable from the standpoint of saving an expensive alkaline component and reducing energy costs, contributing to the formation of an optimal pore structure of the synthesized building material, and, as a result, the growth of indicators of its physical and mechanical properties. So, for the building material of the composition “zeolite rock-perlite hydrated” (Table 3), the optimal content of zeolite rock is in the range of 65-35 wt.%, Hydrated perlite in the range of 18-50 wt.% And sodium hydroxide in the range of 15-17 wt.%. The specified content of sodium hydroxide provides the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite in the range of 0.177-0.205 and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content in the range of 2.94-3.33. The optimum firing temperature of the building material of the composition "zeolite rock-perlite hydrated" is in the range of 765-805 ° C.
Для строительного материала состава «цеолитовая порода-перлит стекловидный» (табл.4) оптимальное содержание цеолитовой породы находится в пределах 22,5-61,5 мас.%, перлита стекловидного в пределах 21,5-62,5 мас.% и гидроксида натрия в пределах 15,0-17,0 мас.%. Указанное содержание гидроксида натрия обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита стекловидного в пределах 0,177-0,205 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды в пределах 2,94-3,33. Оптимальная температура обжига строительного материала состава «цеолитовая порода - перлит стекловидный» находится в пределах 775-825°С.For the building material of the composition “zeolite rock-perlite glassy” (Table 4), the optimal content of zeolite rock is in the range of 22.5-61.5 wt.%, Vitreous perlite in the range of 21.5-62.5 wt.% And hydroxide sodium in the range of 15.0-17.0 wt.%. The specified content of sodium hydroxide provides the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite in the range of 0.177-0.205 and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content in the range of 2.94-3.33. The optimum firing temperature of the building material of the composition "zeolite rock - glassy perlite" is in the range of 775-825 ° C.
Для строительного материала состава «цеолитовая порода - перлит закристаллизованный» (табл.5) оптимальное содержание цеолитовой породы находится в пределах 19-53 мас.%, перлита закристаллизованного в пределах 28-64 мас.% и гидроксида натрия в пределах 17-19 мас.%. Указанное содержание гидроксида натрия обеспечивает отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита закристаллизованного в пределах 0,205-0,235 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащих компонентов и гидроксида натрия к содержанию воды в пределах 2,63-2,94. Оптимальная температура обжига строительного материала состава «цеолитовая порода - перлит закристаллизованный» находится в пределах 785-835°С.For the building material of the composition “zeolite rock - perlite crystallized” (Table 5), the optimal content of zeolite rock is in the range of 19-53 wt.%, Perlite crystallized in the range of 28-64 wt.% And sodium hydroxide in the range of 17-19 wt. % The specified content of sodium hydroxide provides the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite in the range of 0.205-0.235 and the ratio of the total content of silica-containing components and sodium hydroxide to the water content in the range of 2.63-2.94. The optimum firing temperature of the building material of the composition "zeolite rock - perlite crystallized" is in the range of 785-835 ° C.
В таблице 6 приведены условия получения и сравнительные данные по физико-механическим свойствам строительных материалов, полученных по предлагаемому изобретению (композиции 1,2 и 3) в сравнении с прототипом (см. патент RU №2300506, МПК С03С 11/00, опубл. 08.05.2007 г.).Table 6 shows the conditions of production and comparative data on the physico-mechanical properties of building materials obtained according to the invention (compositions 1,2 and 3) in comparison with the prototype (see patent RU No. 2300506, IPC С03С 11/00, publ. 08.05 .2007).
Таким образом, из таблицы 6 следует, что предлагаемый способ получения строительного материала имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом (см. RU патент №2300506 МПК, C03C 11/00, опубл. 08.05.2007 г.):Thus, from table 6 it follows that the proposed method for producing building material has the following advantages compared to the prototype (see RU patent No. 2300506 IPC, C03C 11/00, publ. 08.05.2007):
- повышение физико-механических и эксплуатационных свойств нового строительного материала (по структуре и прочности) за счет повышения однородности фазового состава и улучшения структуры материала, благодаря оптимизации условий подготовки исходных кремнеземсодержащих пород;- improving the physico-mechanical and operational properties of the new building material (in structure and strength) by increasing the uniformity of the phase composition and improving the structure of the material, due to the optimization of the conditions for the preparation of the initial silica-containing rocks;
- повышение эффективности использования кремнеземсодержащих пород за счет комплексного использования цеолитовых пород и вулканических стекол (гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов) Мухор-Талинского месторождения;- increasing the efficiency of the use of siliceous rocks due to the integrated use of zeolite rocks and volcanic glasses (hydrated, vitreous and crystallized perlites) of the Mukhor-Talinsky deposit;
- снижение расхода щелочного компонента за счет использования в составах шихты плавня в виде вулканических стекол (перлитов);- reducing the consumption of alkaline component due to the use in the composition of the mixture of flux in the form of volcanic glasses (perlite);
- снижение энергозатрат и трудоемкости производства за счет сокращения числа ступеней термической обработки перед вспучиванием, благодаря использованию сушки исходных кремнеземсодержащих пород.- reducing energy costs and the complexity of production by reducing the number of stages of heat treatment before expansion, due to the use of drying of the original silica-containing rocks.
Предлагаемый способ получения строительного материала прошел испытания и может быть использован в строительной индустрии в качестве теплоизоляционно-конструкционного материала в ограждающих конструкциях, а также в качестве теплоизоляции в теплоэнергетике и утепления теплопроводов. На основе вышесказанного можно сделать заключение, что полученный новый строительный материал на основе цеолитсодержащих пород и вулканических стекол (гидратированных, стекловидных и закристаллизованных перлитов) является долговечным строительным теплоизоляционно-конструкционным материалом, который целесообразно использовать в виде плит, мелкоштучных блоков, скорлуп для тепловой изоляции строительных конструкций, тепловых установок, а также для самонесущих элементов ограждения.The proposed method for producing building material has been tested and can be used in the construction industry as a thermal insulation and structural material in building envelopes, as well as thermal insulation in the power system and thermal insulation of heat pipes. Based on the foregoing, it can be concluded that the obtained new building material based on zeolite-bearing rocks and volcanic glasses (hydrated, vitreous and crystallized perlites) is a durable building thermal insulation and construction material, which is advisable to use in the form of plates, small-piece blocks, shells for thermal insulation of building structures, thermal installations, as well as for self-supporting fencing elements.
Claims (4)
цеолитовая порода - 35-65;
перлит гидратированный - 18-50;
гидроксид натрия - остальное,
при этом отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита гидратированного находится в пределах 0,177-0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды составляет 2,94-3,33, после чего полученную смесь подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 50-60°С и в течение 3 часов при температуре 250-260°С, а после сушки тонкоизмельченную шихту помещают в форму и подвергают нагреву до температуры 650°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, а затем нагревают до температуры обжига, которая находится в интервале 765-805°С, и вспучивают при этой температуре в течение 1 часа, после чего вспученную при обжиге силикатную массу подвергают стабилизации путем резкого понижения максимальной температуры обжига на 100-150°С.2. The method according to claim 1, characterized in that hydrated perlite with a crystalline phase content of 5% and hygroscopic water of 0.6-3.2% is used as volcanic glass in the following ratio of components, wt.%:
zeolite rock - 35-65;
hydrated perlite - 18-50;
sodium hydroxide - the rest,
the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and hydrated perlite is in the range of 0.177-0.205, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is 2.94-3.33, after which the resulting mixture is dried for 2 hours at a temperature of 50-60 ° C and for 3 hours at a temperature of 250-260 ° C, and after drying, a finely ground charge is placed in a mold and heated to a temperature of 650 ° C and maintained at this temperature for 1 hour, and then heated before firing temperature, which is in the range of 765-805 ° C, and swell at this temperature for 1 hour, after which the silicate mass swollen during firing is stabilized by drastically lowering the maximum firing temperature by 100-150 ° C.
цеолитовая порода - 22,5-61,5;
перлит стекловидный - 21,5-62,5;
гидроксид натрия - остальное,
при этом отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита стекловидного находится в пределах 0,177-0,205, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды составляет 2,94-3,33, после чего полученную смесь подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 45-55°С и в течение 3 часов при температуре 245-255°С, а после сушки тонкоизмельченную шихту помещают в форму и подвергают нагреву до температуры 600°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, а затем нагревают до температуры обжига, которая находится в интервале 775-825°С, и вспучивают при этой температуре в течение 1 часа, после чего вспученную при обжиге силикатную массу подвергают стабилизации путем резкого понижения максимальной температуры обжига на 100-150°С.3. The method according to claim 1, characterized in that glassy perlite with a crystalline phase content of 2-5% and hygroscopic water of 0.3-1.0% is used as volcanic glass in the following ratio, wt.%:
zeolite rock - 22.5-61.5;
glassy perlite - 21.5-62.5;
sodium hydroxide - the rest,
the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and vitreous perlite is in the range of 0.177-0.205, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is 2.94-3.33, after which the resulting mixture is dried for 2 hours at a temperature of 45-55 ° C and for 3 hours at a temperature of 245-255 ° C, and after drying, a finely ground charge is placed in a mold and heated to a temperature of 600 ° C and maintained at this temperature for 1 hour, and then heated to those perature firing, which is in the range of 775-825 ° C and is expanded at this temperature for 1 hour, followed by calcination at exfoliated silicate mass is subjected to stabilization by drastically lowering the maximum firing temperature at 100-150 ° C.
Цеолитовая порода - 19-53;
Перлит закристаллизованный - 28-64;
Гидроксид натрия - остальное,
при этом отношение массы гидроксида натрия к массе цеолитовой породы и перлита закристаллизованного находится в пределах 0,205-0,235, а отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего компонента и гидроксида натрия к содержанию воды составляет 2,63-2,94, после чего полученную смесь подвергают сушке в течение 2 часов при температуре 40-50°С и в течение 3 часов при температуре 240-250°С, а после сушки тонкоизмельченную шихту помещают в форму и подвергают нагреву до температуры 625°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа, а затем нагревают до температуры обжига, которая находится в интервале 785-835°С, и вспучивают при этой температуре в течение 1 часа, после чего вспученную при обжиге силикатную массу подвергают стабилизации путем резкого понижения максимальной температуры обжига на 100-150°С. 4. The method according to p. 1, characterized in that crystallized perlite with a content of 20-40% vitreous phase, 60-80% cryptocrystalline aggregates and hygroscopic water 0.3-1.3% is used as volcanic glass, in the following ratio of components, wt. %:
Zeolite rock - 19-53;
Crystallized perlite - 28-64;
Sodium hydroxide - the rest,
the ratio of the mass of sodium hydroxide to the mass of zeolite rock and crystallized perlite is in the range of 0.205-0.235, and the ratio of the total content of the silica-containing component and sodium hydroxide to the water content is 2.63-2.94, after which the resulting mixture is dried for 2 hours at a temperature of 40-50 ° C and for 3 hours at a temperature of 240-250 ° C, and after drying the finely ground charge is placed in a mold and subjected to heating to a temperature of 625 ° C and maintained at this temperature for 1 hour and then heating t to the firing temperature, that is in the range of 785-835 ° C and is expanded at this temperature for 1 hour, followed by calcination at exfoliated silicate mass is subjected to stabilization by drastically lowering the maximum firing temperature at 100-150 ° C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133577/03A RU2503647C1 (en) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Method to produce construction material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133577/03A RU2503647C1 (en) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Method to produce construction material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2503647C1 true RU2503647C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012133577/03A RU2503647C1 (en) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Method to produce construction material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503647C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2720139C1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Прайм" | Method of producing molded refractory articles based on zeolite-containing rocks and high-modulus polysilicate |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997033843A1 (en) * | 1996-03-11 | 1997-09-18 | Zakrytoye Aktsionernoye Obshchestvo 'ksv' | Thermally insulating building material |
RU2281268C2 (en) * | 2004-11-04 | 2006-08-10 | Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Raw mixture for producing ceramic heat-insulating building material |
RU2300506C1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-06-10 | Меркин Николай Александрович | Building material and the method of its production |
RU2363685C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-08-10 | Валерий Анатольевич Кузнецов | Method for production of construction material |
-
2012
- 2012-08-06 RU RU2012133577/03A patent/RU2503647C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997033843A1 (en) * | 1996-03-11 | 1997-09-18 | Zakrytoye Aktsionernoye Obshchestvo 'ksv' | Thermally insulating building material |
RU2281268C2 (en) * | 2004-11-04 | 2006-08-10 | Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) | Raw mixture for producing ceramic heat-insulating building material |
RU2300506C1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-06-10 | Меркин Николай Александрович | Building material and the method of its production |
RU2363685C1 (en) * | 2008-04-02 | 2009-08-10 | Валерий Анатольевич Кузнецов | Method for production of construction material |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2720139C1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-04-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Прайм" | Method of producing molded refractory articles based on zeolite-containing rocks and high-modulus polysilicate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Morsy et al. | Effect of sodium silicate to sodium hydroxide ratios on strength and microstructure of fly ash geopolymer binder | |
Prud’homme et al. | Silica fume as porogent agent in geo-materials at low temperature | |
Rovnaník | Effect of curing temperature on the development of hard structure of metakaolin-based geopolymer | |
Rovnaník et al. | Characterization of alkali activated slag paste after exposure to high temperatures | |
Yatsenko et al. | Peculiarities of foam glass synthesis from natural silica-containing raw materials | |
CN111689736B (en) | Foam concrete and preparation method thereof | |
de Gennaro et al. | Campanian Ignimbrite as raw material for lightweight aggregates | |
RU2300506C1 (en) | Building material and the method of its production | |
Kazantseva et al. | Chemical Processes During Energy‐Saving Preparation of Lightweight Ceramics | |
Makarov et al. | Production of rock-based foam-glass materials | |
RU2503647C1 (en) | Method to produce construction material | |
RU2348596C1 (en) | Construction material and method of its production | |
RU2363685C1 (en) | Method for production of construction material | |
Moutaoukil et al. | Effects of Elevated Temperature and Activation Solution Content on Microstructural and Mechanical Properties of Fly Ash-Based Geopolymer | |
Kozhukhova et al. | The utilization efficiency of natural alumosilicates in composite binders | |
Zhakipbayev et al. | The Technology of Foam-Glass Building Materials for Heat-Insulating Purposes Using Amorphous-Silica Rocks | |
RU2291845C2 (en) | Method of production of foamed glass | |
KR20140132380A (en) | Building brick comprising a porous material, the microstructure of which is controlled by the addition of a nucleating agent during the process of preparing same | |
RU2346906C1 (en) | Composition and method of obtaining foam silicate material | |
RU2448065C2 (en) | Method to produce heat insulation and insulant material for building products | |
PL230095B1 (en) | Method for producing building material with heat-insulating properties | |
RU2563861C1 (en) | Method to produce fine granulated glass foam ceramic material | |
CN110615644A (en) | Light partition board capable of adsorbing harmful gas such as formaldehyde and its making process | |
WO2017188830A1 (en) | Method of preparing the construction material with the addition of a mixture of mineral dusts and post-industrial dusts | |
Aradoaei et al. | Considerations on the dielectric properties and thermal profile of geopolymeric composites with ferro/ferrimagnetic inserts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170807 |