[go: up one dir, main page]

RU2787671C1 - Способ получения пеносиликатного материала - Google Patents

Способ получения пеносиликатного материала Download PDF

Info

Publication number
RU2787671C1
RU2787671C1 RU2022110985A RU2022110985A RU2787671C1 RU 2787671 C1 RU2787671 C1 RU 2787671C1 RU 2022110985 A RU2022110985 A RU 2022110985A RU 2022110985 A RU2022110985 A RU 2022110985A RU 2787671 C1 RU2787671 C1 RU 2787671C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
temperature
minutes
ash
silicate material
Prior art date
Application number
RU2022110985A
Other languages
English (en)
Inventor
Надежда Кимовна Манакова
Ольга Васильевна Суворова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2787671C1 publication Critical patent/RU2787671C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности пеносиликатного теплоизоляционного материала. Готовят шихту путем дозирования компонентов при их соотношении, мас. %: микрокремнезем 57,87-65,71, гидроксид натрия в пересчете на Na2O 14,47-17,14, наполнитель в виде отходов обогащения апатито-нефелиновых руд 12,38-14,29 и модифицирующая добавка в виде золы или золошлаковой смеси 4,76-14,89. Компоненты шихты перемешивают, загружают шихту в форму и выдерживают 20-24 ч на воздухе. Затем осуществляют вспенивание шихты в печи при температуре 650-675°С в течение 25-35 мин. После этого в течение 5-7 мин температуру понижают до 500-570°С и осуществляют отжиг пеносиликатного материала при этой температуре в течение 10-15 мин. Затем его охлаждают в печи до температуры окружающей среды. Способ позволяет получить пеносиликатный материал с пониженными водопоглощением 6,1-8,3 об. % и теплопроводностью 0,066-0,069 Вт/м⋅K при меньшем числе операций. 4 пр.

Description

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности пеносиликатного теплоизоляционного материала.
В настоящее время актуальной проблемой является получение теплоизоляционных строительных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В частности, в современных условиях материалы должны обладать высокой прочностью при малой плотности и пониженными значениями водопоглощения и теплопроводности. Одним из перспективных направлений в технологии теплоизоляционных материалов является получение изделий путем вспенивания жидкостекольных композиций на основе микрокремнезема. Однако при этом возникает проблема обеспечения пониженного водопоглощения и пониженной теплопроводности пеносиликатных материалов.
Известен способ получения пеносиликатного материала (см. пат. 2478587 РФ, МПК С03С 11/00, С03В 19/08 (2006.01)), включающий дозирование и перемешивание компонентов шихты в виде тонкодисперсного конденсированного микрокремнезема, гидроксида натрия и горячей воды с температурой 80-90°С в течение 10-15 минут до образования жидкого стекла, которое перемешивают со вспученным перлитом с плотностью 75-100 кг/м3 в течение 10 минут. Затем шихту вспенивают в замкнутом объеме металлической формы при температуре до 780°С в течение 0,5-1 часа и производят отжиг изделий при температуре от 780°С до 360°С в течение 1 часа с последующим охлаждением на воздухе. Исходные компоненты берут при следующем соотношении, мас. % перлит вспученный - 20, микрокремнезем конденсированный - 28, гидроксид натрия - 12, вода - 40. Полученный пеносиликатный материал имеет прочность при сжатии 1,28-1,75 МПа, среднюю плотность 200-300 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,058-0,078 Вт/м⋅К.
Данный способ характеризуется повышенной температурой вспенивания, недостаточно высокой прочностью полученного пеносиликатного материала, а также ограниченным использованием техногенных отходов в составе шихты.
Известен также принятый в качестве прототипа способ получения пеносиликатного материала (см. пат. 2703032 РФ, МПК С03В 19/08, С03С 11/00 (2006.01)), заключающийся в приготовлении шихты путем дозирования компонентов при их соотношении, мас. %: микрокремнезем 58-68, гидроксид натрия в пересчете на Na2O 14-16, наполнитель в виде отходов обогащения апатито-нефелиновых руд 10-12 и модифицирующая добавка в виде диопсида или отходов обогащения вермикулитовых руд 5-16. Компоненты шихты перемешивают в присутствии воды, загружают в форму и выдерживают 20-24 часа на воздухе, после чего подвергают сушке в печи при температуре 100-120°С в течение 30-40 минут. Затем осуществляют вспенивание шихты в замкнутом объеме формы в печи при температуре 300-350°С в течение 25-35 минут и далее при температуре 650-670°С в течение 15-20 минут. После этого в течение 5-7 минут температуру понижают до 500-570°С и осуществляют отжиг изделия при этой температуре в течение 10-15 минут. Затем изделие охлаждают в печи до температуры окружающей среды. Способ позволяет получить пеносиликатный материал с прочностью на сжатие до 5,8 МПа, средней плотностью до 550 кг/м3, водопоглощением 8-13 об. % и теплопроводностью 0,096-0,109 Вт/м⋅К.
Известный способ характеризуется повышенным водопоглощением и недостаточно низким показателем теплопроводности. Способ является относительно сложным за счет повышенного числа операций, в частности сушки в печи при температуре 100-120°С и двухстадийного вспенивания при различных температурах.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в снижении водопоглощения и теплопроводности получаемого пеносиликатного материала при одновременном снижении числа операций способа.
Технический результат достигается тем, что в способе получения пеносиликатного материала, включающем дозирование компонентов шихты, их перемешивание, загрузку шихты в форму, выдержку на воздухе, вспенивание шихты в печи при повышенной температуре, понижение температуры, отжиг пеносиликатного материала и его охлаждение в печи до температуры окружающей среды, при этом в качестве компонентов шихты используют микрокремнезем, гидроксид натрия, наполнитель в виде отходов обогащения апатито-нефелиновых руд и модифицирующую добавку, согласно изобретению, в качестве модифицирующей добавки берут золу или золошлаковую смесь, компоненты шихты дозируют при следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем 57,87-65,71, гидроксид натрия в пересчете на Na2O 14,47-17,14, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 12,38-14,29, зола или золошлаковая смесь 4,76-14,89, а вспенивание шихты ведут в одну стадию при температуре 650-675°С в течение 25-35 минут.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование в качестве модифицирующей добавки золы или золошлаковой смеси позволяет снизить водопоглощение и теплопроводность при сохранении высокой прочности и пониженной плотности пеносиликатного материала.
Дозирование компонентов шихты при их соотношении, мас. %: микрокремнезем 57,87-65,71, гидроксид натрия в пересчете на Na2O 14,47-17,14, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 12,38-14,29, зола или золошлаковая смесь 4,76-14,89, обеспечивает получение пеносиликатного материала с заданными техническими характеристиками, в том числе с пониженными водопоглощением и теплопроводностью.
Вспенивание шихты в одну стадию при температуре 650-675°С в течение 25-35 минут способствует интенсивному поробразованию в силикатной массе и формированию равномерной пористой структуры пеносиликатного материала. Вспенивание шихты при температуре ниже 650°С в течение менее 25 минут ведет к получению пеносиликата с повышенной плотностью, а при температуре выше 675°С в течение более 35 минут будет формироваться открытая пористость, что приводит к увеличению водопоглощения пеносиликата.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в снижении водопоглощения и теплопроводности пеносиликатного материала при одновременном снижении числа операций способа.
Сущность и преимущества заявленного способа получения пеносиликатного материала могут быть более наглядно проиллюстрированы следующими Примерами конкретного выполнения. В Примерах в качестве сырьевых компонентов шихты используют микрокремнезем, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд и золу или золошлаковую смесь.
Микрокремнезем является отходом кислотной переработки эвдиалитовых руд и имеет следующий химический состав, мас. %: SiO2 69,90-74,70, TiO2 0,78-0,84, Fe2O3 2,03-3,07, Al2O3 0,50-0,91, CaO 0,80-0,91, MgO 0,08-0,45, Na2O 0,32-2,53, P2O5 0,04-0,046, K2O 0,23-0,46, ZrO2 4,28-4,49, потери при прокаливании - остальное. Микрокремнезем представляет собой мелкодисперсный порошок светло-серого цвета. Удельная поверхность микрокремнезема составляет 279-307 м2/г, насыпная плотность 428-523 кг/м3.
Гидроксид натрия используют в составе шихты в качестве щелочного компонента. Он соответствует требованиям ГОСТ Р 55064-2012 и может быть использован в виде водного раствора различной концентрации, предпочтительно 45% водного раствора. В составе шихты гидроксид натрия NaOH содержится в количестве 14,47-17,14 мас. % в пересчете на Na2O.
Отходы обогащения апатито-нефелиновых руд содержат нефелин, эгирин, полевой шпат, апатит и имеют удельную поверхность 0,44 м2/г и насыпную плотность 1500 кг/м3. Химический состав отходов, мас. %: SiO2 35,98, ТiO2 4,43, Fe2O3 12,22, Аl2O3 16,60, СаО 9,13, Р2O5 4,11, MgO 1,25, Na2O 10,77, K2O 4,59, потери при прокаливании - остальное.
Зола в виде золы-уноса имеет удельную поверхность 5 м2/кг, насыпную плотность 940 кг/м3 и химический состав, мас. %: SiO2 53,7, ТiO2 0,99, Fe2O3 9,61, Аl2O3 18,72, СаО 4,15, Р2O5 0,10, MgO 2,26, Na2O 1,44, K2O 2,18, SO2 0,25, СО2 3,07, потери при прокаливании - остальное.
В качестве золошлаковой смеси используют золошлаковую смесь Апатитской ТЭЦ с удельной поверхностью 7,12 м /г и насыпной плотностью 868 кг/м3. Химический состав, мас. %: SiO2 53,44, ТiO2 1,23, Fe2O3 13,74, Аl2О3 18,45, СаО 2,47, Р2O5 0,18, MgO 2,43, Na2O 2,79, K2O 1,55, SO2 0,25, СO2 3,11 потери при прокаливании - остальное.
Пример 1. Готовят шихту путем дозирования компонентов при их сле- дующем соотношении, мас. %: микрокремнезем - 65,71, гидроксид натрия в пересчете на Na2O - 17,14 в виде 45% раствора, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд - 12,38 в качестве наполнителя и золошлаковая смесь - 4,77 в качестве модифицирующей добавки. Компоненты шихты перемешивают в течение 10 минут, затем шихту загружают в форму и выдерживают 20 часов на воздухе. После этого осуществляют вспенивание шихты в печи при 650°С в течение 35 минут. Затем температуру понижают в течение 5 минут до 500°С и осуществляют отжиг изделия при этой температуре в течение 10 минут. После этого печь отключают и изделие охлаждают в печи до температуры окружающей среды со скоростью 0,4-0,6°С/мин. Полученный пеносиликатный материал имеет прочность при сжатии 3,8 МПа, водопоглощение 7,2 об.%, среднюю плотность 380 кг/м, коэффициент теплопроводности 0,069 Вт/м⋅К.
Пример 2. Готовят шихту путем дозирования компонентов при их следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем - 61,82, гидроксид натрия в пересчете на Na2O - 15,45 в виде 45% раствора, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд - 13,64 в качестве наполнителя и золошлаковая смесь - 9,09 в качестве модифицирующей добавки. Компоненты шихты перемешивают в течение 15 минут, затем шихту загружают в форму и выдерживают 24 часа на воздухе. После этого осуществляют вспенивание шихты в печи при температуре 650°С в течение 30 минут. Затем температуру понижают в течение 7 минут до 520°С и осуществляют отжиг изделия при этой температуре в течение 10 минут. После этого печь отключают и изделие охлаждают в печи до температуры окружающей среды со скоростью 0,4-0,6°С/мин. Полученный пеносиликатный материал имеет прочность при сжатии 4,5 МПа, водопоглощение 6,1 об. %, среднюю плотность 400 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,067 Вт/м⋅К.
Пример 3. Готовят шихту путем дозирования компонентов при их следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем - 64,76, гидроксид натрия в пересчете на Na2O - 16,19 в виде 45% раствора, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд - 14,29 в качестве наполнителя и зола - 4,76 в качестве модифицирующей добавки. Компоненты шихты перемешивают в течение 12 минут, затем шихту загружают в форму и выдерживают 22 часа на воздухе. После этого осуществляют вспенивание шихты в печи при температуре 675°С в течение 28 минут. Затем температуру понижают в течение 5 минут до 570°С и осуществляют отжиг изделия при этой температуре в течение 12 минут. После этого печь отключают и изделие охлаждают в печи до температуры окружающей среды со скоростью 0,4-0,6°С/мин. Полученный пеносиликатный материал имеет прочность при сжатии 3,7 МПа, водопоглощение 8,3 об. %, среднюю плотность 390 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,068 Вт/м⋅К.
Пример 4. Готовят шихту путем дозирования компонентов при их следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем - 57,87, гидроксид натрия в пересчете на Na2O - 14,47 в виде 45% раствора, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд - 12,77 в качестве наполнителя и золошлаковая смесь - 14,89 в качестве модифицирующей добавки. Компоненты шихты перемешивают в течение 14 минут, затем шихту загружают в форму и выдерживают 23 часа на воздухе. После этого осуществляют вспенивание шихты в печи при температуре 675°С в течение 25 минут. Затем температуру понижают в течение 6 минут до 550°С и осуществляют отжиг изделия при этой температуре в течение 15 минут. После этого печь отключают и изделие охлаждают в печи до температуры окружающей среды со скоростью 0,4-0,6°С/мин. Полученный пеносиликатный материал имеет прочность при сжатии 4,6 МПа, водопоглощение 6,5 об. %, среднюю плотность 440 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,066 Вт/м⋅К.
Из вышеприведенных Примеров видно, что способ согласно изобретению позволяет получить пеносиликатный материал с пониженными водопоглощением 6,1-8,3 об. % и теплопроводностью 0,066-0,069 Вт/м⋅К при снижении числа операций способа, в частности, проведения вспенивания шихты в одну стадию и исключения операции сушки в печи при повышенной температуре. Способ может быть реализован в промышленных условиях.

Claims (1)

  1. Способ получения пеносиликатного материала, включающий дозирование компонентов шихты, их перемешивание, загрузку шихты в форму, выдержку на воздухе, вспенивание шихты в печи при повышенной температуре, понижение температуры, отжиг пеносиликатного материала и его охлаждение в печи до температуры окружающей среды, при этом в качестве компонентов шихты используют микрокремнезем, гидроксид натрия, наполнитель в виде отходов обогащения апатито-нефелиновых руд и модифицирующую добавку, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки берут золу или золошлаковую смесь, компоненты шихты дозируют при следующем соотношении, мас. %: микрокремнезем 57,87-65,71, гидроксид натрия в пересчете на Na2O 14,47-17,14, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 12,38-14,29, зола или золошлаковая смесь 4,76-14,89, а вспенивание шихты ведут в одну стадию при температуре 650-675°С в течение 25-35 мин.
RU2022110985A 2022-04-21 Способ получения пеносиликатного материала RU2787671C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2787671C1 true RU2787671C1 (ru) 2023-01-11

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817369C1 (ru) * 2023-12-20 2024-04-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения пеносиликатного материала

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2246457C1 (ru) * 2003-06-17 2005-02-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Шихта для получения пеностекольного облицовочного материала
RU2532112C1 (ru) * 2013-07-30 2014-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала
RU2655499C1 (ru) * 2017-06-22 2018-05-28 Константин Владимирович Курсилев Состав шихты для получения вспененного теплоизоляционного материала
RU2703032C1 (ru) * 2019-02-05 2019-10-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения пеносиликатного материала
WO2020007784A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 Eth Zurich Particle-stabilized foams using sustainable materials
EP3592717B1 (en) * 2017-03-06 2021-06-30 Construction Research & Technology GmbH Inorganic foam based on geopolymers

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2246457C1 (ru) * 2003-06-17 2005-02-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Шихта для получения пеностекольного облицовочного материала
RU2532112C1 (ru) * 2013-07-30 2014-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала
EP3592717B1 (en) * 2017-03-06 2021-06-30 Construction Research & Technology GmbH Inorganic foam based on geopolymers
RU2655499C1 (ru) * 2017-06-22 2018-05-28 Константин Владимирович Курсилев Состав шихты для получения вспененного теплоизоляционного материала
WO2020007784A1 (en) * 2018-07-03 2020-01-09 Eth Zurich Particle-stabilized foams using sustainable materials
RU2703032C1 (ru) * 2019-02-05 2019-10-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения пеносиликатного материала

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817369C1 (ru) * 2023-12-20 2024-04-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Способ получения пеносиликатного материала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0036747B1 (en) Foamable glass composition and glass foam
Karandashova et al. Analysis of influence of foaming mixture components on structure and properties of foam glass
US4118450A (en) Method for producing inorganic porous shaped material
CN101445326A (zh) 高耐腐蚀泡沫玻璃及其低温制备方法
RU2300506C1 (ru) Строительный материал и способ его получения
CN107117823A (zh) 一种泡沫玻璃及其制备方法
RU2787671C1 (ru) Способ получения пеносиликатного материала
CN107417073B (zh) 一种建筑隔音高气孔率泡沫玻璃的制备方法
US2596669A (en) Process for making fortified cellular glass
KR100741227B1 (ko) 발포유리 경량단열재 및 그의 제조방법
CN115611657B (zh) 以铝灰渣为原料的轻质骨料及其制备方法
RU2203252C1 (ru) Способ получения пенокерамики из металлургических шлаков
RU2703032C1 (ru) Способ получения пеносиликатного материала
JPS59182223A (ja) 中空シリカ球状体及びその製造方法
RU2751525C1 (ru) Композиция для производства пористого теплоизоляционного силикатного материала
RU2592002C1 (ru) Состав пеностекольного композита
RU2828186C1 (ru) Вспененный геополимер на основе золошлаковых отходов
RU2671582C1 (ru) Способ получения теплоизоляционного материала - пеностекла и шихта для его изготовления
RU2827886C9 (ru) Пористое влагоемкое декоративное пеностекло и способ его производства
RU2255060C1 (ru) Способ получения пеностекла
CN114940623B (zh) 一种开孔发泡陶瓷板材及其制备方法
RU2817369C1 (ru) Способ получения пеносиликатного материала
EP1686099A1 (en) Raw mixture for producing foam glass and methods for producing said raw mixture, batch and foam glass
CN116986821B (zh) 一种泡沫微晶玻璃及其制备方法
CN114907137B (zh) 一种窑灰再生制得的超轻陶粒的制备工艺