Патент на изобретение №2374194

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТ-НАТРИЕВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ ЖАРОСТОЙКОГО БЕСЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к получению силикат-натриевых композиционных вяжущих для изготовления жаростойких бесцементных безобжиговых бетонов. Технический результат – увеличение прочности при сжатии и температуры службы изделий. В способе получения силикат-натриевого композиционного вяжущего для жаростойкого бесцементного бетона, включающем смешивание тонкомолотого огнеупорного наполнителя и силиката натрия, предварительно силикат натрия гидратированный тонкомолотый до удельной поверхности 2500-300 см²/г переводят в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования обработкой острым паром при температуре 200-600°С с выходом в барбатер с кремнийорганической смолой до насыщения смолы наноразмерными частицами 20% от массы смолы.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к получению силикат-натриевых композиционных вяжущих для изготовления жаростойких бесцементных бетонов.

Известно несколько способов получения силикат-натриевых композиционных вяжущих путем совместного помола части огнеупорного заполнителя и силиката натрия – силикат-глыбы.

Известен [1] способ получения ультрадисперсного диоксида кремния, где его получают из паровой фазы с размерами частиц менее 1 мкм и с удельной поверхностью более 100 м²/г.

Получаемый порошок диоксида кремния имеет большие размеры.

Известен также способ получения отдельно ультрадисперсного SiO₂, например, по [2] получают высокодисперсный диоксид кремния из силиката натрия с помощью соляной кислоты и поверхностно-активных веществ.

Недостаток – указанный способ многостадийный и сложный для реализации в производстве.

Простыми для производства являются способы получения диоксида кремния из рисовой шелухи по патентам [3], где получают аморфные порошки диоксида кремния с большими размерами частиц до 200 мкм.

Наиболее близким (прототипом) – является способ по [4], где осуществляют совместный помол силиката натрия и части огнеупорного заполнителя и полученное композиционное вяжущее смешивают с огнеупорным заполнителем. Недостатком является отсутствие возможности получения достаточно дисперсных частиц силиката, так как они имеют размеры больше 10 мкм и после затворения водой и сушки до конца не растворяются или, растворяясь в данном месте, образуют избыток жидкого стекла, т.е. способствуют образованию плавней в зонах контакта частиц заполнителя и наполнителя, что приводит к снижению температуры службы и прочности при сжатии изделий.

Целью изобретения является увеличение прочности при сжатии и температуры службы изделий из жаростойкого бесцементного бетона на основе силикат-натривого композиционного вяжущего.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения композиционного вяжущего для жаростойкого бесцементного бетона, включающем смешивание тонкомолотого огнеупорного наполнителя и силиката натрия, предварительно силикат натрия гидратированный тонкомолотый до удельной поверхности

2500-300 см²/г переводят в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования обработкой острым паром при температуре 200-600°С с выходом в барботер с кремнийорганической смолой до насыщения смолы наноразмерными частицами 20% от массы смолы.

Исходные компоненты, входящие в состав вяжущего:

тонкомолотый огнеупорный наполнитель различных видов – шамот, карбид кремний, циркон, хромомагнезит, манезит, доломит, динас, кварцит, может быть с удельной поверхностью 2500-3000 см²/г;

силикат натрия может быть в виде натриевой силикат-глыбы, например это – отход Огнинского стекольного завода, тонкомолотый до удельной поверхности 2500-3000 см²/г.

В предлагаемом способе силикат натрия переводят в ультрадисперсные наноразмерные частицы, имеющие размер 10-12 нм, путем применения эффекта дегидратационного диспергирования и миграции частиц водяным паром в газовую фазу.

Использование заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить указанный технический результат. Способ осуществляют следующим образом: натриевый силикат, возможно в виде силикат-глыбы, измельчают путем помола до удельной поверхности 2500-3000 см²/г (для данного примера 3000 см²/г), гидратируют и загружают в кюветы, расположенные в кварцевой трубке, которая в свою очередь расположена в электрической печи. Ее включают, затем с одного конца кварцевой трубки подают острый водяной пар, а другой конец через охладитель соединен с барботером с кремнийорганической смолой МФСИ-15 (марка модифицированной кремнийорганической смолы с содержанием силикона до 15%), представляющей собой высоковязкую жидкость желтого цвета. При повышении температуры в печи до 600-800°С (для данного примера 800°С) происходит дегидратационное диспергирование и наночастицы с размером 10-12 нм уносятся паром в барботер. Через 0,5-1 час (в данном примере 1 час) в пробе из барботера хроматографическим анализом определяют содержание наночастиц. По достижении достаточного количества содержания их – 20% от массы смолы массу из барботера используют для приготовления композиционного вяжущего для жаростойкого бетона путем смешивания с огнеупорным наполнителем динасом с удельной поверхностью 3000 см²/г при их соотношении, мас.% 20:80 соответственно.

Использование для смешивания с огнеупорным наполнителем кремнийорганической смолы в смеси с наноразмерными частицами силиката натрия позволяет увеличить прочность при сжатии на 25-30% и температуру службы 70-80°С.

Литература

1. Патент РФ 2067077 «Способ получения ультрадисперсного SiO₂ и устройство для его осуществления».

2. Патент РФ 2079429.

3. Патенты Индии 148538, ФРГ 2416291, Великобритании 1508825.

4. АС СССР 1701693, БИ 48, 30.12.91. «Способ изготовления безобжиговых огнеупоров».

Формула изобретения

Способ получения силикат-натриевого композиционного вяжущего для жаростойкого бесцементного бетона, включающий смешивание тонкомолотого огнеупорного наполнителя и силиката натрия, отличающийся тем, что предварительно силикат натрия гидратированный тонкомолотый до удельной поверхности 2500-300 cм²/г переводят в наноразмерные частицы путем дегидратационного диспергирования обработкой острым паром при температуре 200-600°С с выходом в барбатер с кремнийорганической смолой до насыщения смолы наноразмерными частицами 20% от массы смолы.