Патент на изобретение №2234483

(54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИЗОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству поризованной керамики и может быть использовано для изготовления строительных материалов. Технический результат – улучшение теплозащитных характеристик изделий и снижение их материалоемкости. Сырьевая смесь содержит следующие компоненты, мас.%: уплотненный микрокремнезем 24,5-32; высококальциевая зола-унос 60-65; просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров 5-7; сульфатное мыло 3-3,5. Способ изготовления пенокерамических изделий из вышеназванной смеси включает приготовление сырьевой массы путем смешивания микрокремнезема, гранулированного при подаче на гранулятор 1,5-1,8 мас.% сульфатного мыла в виде водного раствора, с высококальциевой золой-унос и просыпью от боя угольной футеровки электролизеров, с последующим вводом в полученную сырьевую массу 1,5-1,7 мас.% сульфатного мыла в виде технической пены, приготовленной барботированием воздухом; формование, сушку при 60-80С и обжиг при 1000С. Технический результат – улучшение теплозащитных характеристик изделий и снижение их материалоемкости. 2 н.з.п.ф-лы, 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к производству поризованной керамики и может быть использовано для изготовления строительных материалов.

Наиболее близкой к предлагаемой сырьевой смеси по технической сущности и достигаемому эффекту является сырьевая смесь, включающая, мас.%: микрокремнезем производства кристаллического кремния 15-85, высококальциевая зола-унос от сжигания бурых углей 20-85.

Недостатком указанной смеси является относительно высокая теплопроводность и материалоемкость изделий (средняя плотность составляет 1120-1460 кг/м³).

Технический результат – улучшение теплотехнических характеристик и снижение материалоемкости изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления поризованных изделий, включающая высококальциевую золу-унос и уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 0,5 т/м³, дополнительно содержит просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров, а в качестве порообразователя – сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов:

уплотненный микрокремнезем 24,5-32

высококальциевая зола-унос 60-65

просыпь от боя отработанной угольной

футеровки электролизеров 5-7

сульфатное мыло 3-3,5

Микрокремнезем – ультрадисперсный отход производства кристаллического кремния, имеющий высокую удельную поверхность 25…34 м²/г, низкую насыпную плотность 150…250 кг/м³ и содержащий аморфный оксид кремния до 93 мас.%. Химический состав микрокремнезема, мас.%: SiO₂ – 86-93; Fе₂O₃ – 0,14-1,28; MgO – 1,03-1,20; Na₂O – 0,39-0,46; К₂О – 0,28-0,42; Аl₂О₃ – 0,7-1,05; CaO – 0,26-0,44; ППП 3,7-5,29.

В связи с низкой насыпной плотностью микрокремнезем перед использованием нуждается в уплотнении (механоуплотнение, гранулирование и др.) для сокращения транспортных расходов и снижения пыления. Насыпная плотность уплотненного микрокремнезема достигает 0,5 т/м³.

Просыпь от боя отработанной угольной футеровки электролизеров – отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. После дробления и грохочения крупные куски демонтированной футеровки утилизируются в металлургическом производстве, а просыпь от дробления с размером частиц до 5 мм не находит себе какого-либо применения и вывозится в отвал. Химический состав отхода, маc.%: SiO₂ – 22,4; Аl₂O₃ – 15,01; Fе₂О₃ – 2,05; СаО – 2,6; MgO – 1,58; F⁺ – дo 15; Na⁺ – дo 15; С – до 67. Преобладающий размер частиц (более 90%) – до 1,25 мм. Насыпная плотность – 760 кг/м³.

Высококальциевая зола-унос образуется от сжигания углей Канско-Ачинского угольного бассейна и имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ – 40…55; Аl₂О₃ – 4…10; Fе₂О₃ – 6…14; CaO – 20…35; MgO – 3…6; К₂О – 0,3…1,5; Na₂O – 0,2…0,5; SO₃ – 0,9…5; СаО_св – 0,3… 13; горючих примесей – не более 2.

Сульфатное мыло является продуктом, снимаемым с поверхности черных щелоков сульфатно-целлюлозного производства при варке целлюлозы из хвойных и лиственных пород древесины, и представляет собой мазеобразную массу от темно-желтого до темно-коричневого цвета. В соответствии с ТУ 13-0281078-28-118-88 химический состав сульфатного мыла, мас.%: жирные, смоляные кислоты и неомыляемые вещества – не менее 40…45%; вода – не более 35…50; общая щелочь в пересчете на NaOH – не более 9. Мыло загрязнено лигнином, таннидами и красящими веществами, а также минеральными компонентами.

Ввод сульфатного мыла обеспечивает образование оптимальной дифференцированной по размеру пористости. При этом крупные поры, образуемые пеной, сочетаются с мелкими, полученными при воздухововлечении. Это предопределяет повышение прочности и теплотехнических характеристик черепка.

Сочетание микрокремнезема, высококальциевой золы-унос и угольной футеровки обуславливает образование при обжиге высокопрочных долговечных кристаллических фаз – полевых шпатов, диопсида, волластонита, армирующих черепок.

Способ изготовления поризованных изделий включает приготовление смеси, сушку и обжиг изделий из сырьевой массы, поризованной в два этапа. Первый этап обеспечивается воздухововлечением при смешивании уплотненного с добавкой сульфатного мыла (1,5…1,8 мас.%) микрокремнезема, золы-унос и просыпью от боя угольной футеровки электролизеров за счет поверхностно-активных свойств жирных и смоляных кислот. Второй этап поризации осуществляется путем ввода технической пены, приготовленной барботажем водного раствора сульфатного мыла (1,5…1,7 мас.%) в вышеназванную массу.

Пример

Изготовление материала осуществляют следующим образом. Микрокремнезем помещают в гранулятор при одновременной подаче водного раствора сульфатного мыла. Уплотненный до насыпной плотности микрокремнезем смешивают роторным смесителем с золой-унос, просыпью от боя угольной футеровки и водой в течение 1…3 мин. В полученную смесь вводят техническую пену, изготовленную путем барботирования воздухом водного раствора сульфатного мыла при соотношении воды и сульфатного мыла 1:1. Готовую смесь заливают в формы, отправляют на сушку при 60…80С. Обжиг изделий производится при температуре 1000С.

Составы сырьевых смесей и физико-технические характеристики изделий на их основе предоставлены в табл. 1 и 2.

Литература

1. Патент РФ №2086517, МКИ⁶

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для производства поризованной керамики, включающая высококальциевую золу и микрокремнезем, отличающаяся тем, что в качестве микрокремнезема используют уплотненный микрокремнезем с насыпной плотностью до 500 кг/м³, смесь дополнительно содержит просыпь от боя угольной футеровки электролизеров, а в качестве воздухововлекающей и порообразующей добавки – сульфатное мыло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Уплотненный микрокремнезем 24,5-32

Высококальциевая зола-унос 60-65

Просыпь от боя отработанной угольной

футеровки электролизеров 5-7

Сульфатное мыло 3-3,5

2. Способ изготовления пенокерамических изделий и сырьевой смеси, содержащей высококальциевую золу и микрокремнезем, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что при использовании смеси по п.1 микрокремнезем уплотняют гранулированием при подаче на гранулятор 1,5-1,8 мас.% сульфатного мыла в виде водного раствора, после чего уплотненный микрокремнезем смешивают высококальциевой золой – унос, просыпью от боя угольной футеровки электролизеров и водой роторным смесителем, затем в полученную смесь вводят 1,5-1,7 мас.% сульфатного мыла в виде технической пены, приготовленной барботированием воздухом.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.08.2004

Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006