способ изготовления теплоизоляционного материала

Формула изобретения

Способ изготовления теплоизоляционного материала, заключающийся в смешивании кремнистой породы осадочного происхождения и щелочного компонента, укладке смеси в формы и ее термической обработке, отличающийся тем, что предварительно отдозированные и смешанные кремнистую породу и щелочной компонент выдерживают при положительной температуре в течение 2-24 ч, затем смесь вспучивают путем термической обработки при температуре 650-750°С в течение 5-40 мин до увеличения первоначального объема садки смеси не менее чем на 10%, после чего вспученную массу подвергают размолу до фракции менее 0,5 мм, а затем полученную шихту укладывают в формы и нагревают до температуры 700-800°С при скорости нагрева 1-30°С/мин и выдерживают в течение 15-60 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к способам изготовления неорганических, несгораемых, экологически чистых эффективных теплоизоляционных материалов.

Теплоизоляционный материал может применяться при изготовлении строительных изделий: кирпичей, плит, блоков, скорлуп, архитектурных элементов и др.

К кремнистым породам осадочного происхождения относятся диатомиты, трепелы, опоки и др. Это природные гидраты кремнезема в аморфном состоянии, относящиеся к группе опала.

Известны способы получения теплоизоляционных материалов на основе кремнистых пород: 1) на основе пенопоризации шликера с последующей сушкой и обжигом изделий (см. Майзель И.Л., Сандлер В.Г., "Технология теплоизоляционных материалов", М., Высшая школа, 1988 г.) и 2) термохимическое вспучивание за счет использования выгорающих добавок (кокса), диссоциирующих добавок (известняка) или удаления гидратной воды (см. Горлов Ю.П., "Технология теплоизоляционных материалов", М., Высшая школа, 1989 г., с.197-207).

Недостаток первого способа состоит в низком качестве готовых изделий, длительной продолжительности процесса сушки, значительной усадке пеномассы.

Недостаток второго способа состоит в повышенной плотности, высоких энергозатратах, значительной усадке полученного материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления теплоизоляционного материала на основе кремнистых пород, включающий смешивание кремнистой породы и щелочного компонента, укладку смеси в формы и ее термическую обработку нагреванием при 40-60°С в течение 30-60 мин и дальнейшим нагревом до температуры 800-900°С со скоростью 50-150°С/мин и выдержкой 20-30 мин (см. патент РФ 2154618, Кл. С04В 26/28, 20.08.2000 г.).

Недостаток известного способа состоит в том, что он не дает возможности изготовления изделий с качеством и размерами, соответствующими требованиям государственных стандартов к строительным изделиям (кирпич, плиты, блоки, скорлупы, архитектурные элементы). Также при использовании известного способа из-за высокой температуры обжига возникает необходимость применения дорогостоящих огнеупорных материалов.

Задача изобретения состоит в обеспечении возможности изготовления изделий с размерами, соответствующими требованиям государственных стандартов к строительным изделиям (кирпич, плиты, блоки, скорлупы, архитектурные элементы), повышении прочности изделий, снижении водопоглощения изделий.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления теплоизоляционного материала, заключающемся в смешивании кремнистой породы осадочного происхождения и щелочного компонента, укладке смеси в формы и ее термической обработке, согласно изобретению предварительно отдозированные и смешанные кремнистую породу и щелочной компонент выдерживают при положительной температуре в течение 2-24 часов, затем смесь вспучивают путем термической обработки при температуре 650-750°С в течение 5-40 мин до увеличения первоначального объема садки смеси не менее чем на 10%, после чего вспученную массу подвергают размолу до фракции менее 0,5 мм, а затем полученную шихту укладывают в формы и нагревают до температуры 700-800°С при скорости нагрева 1-30°С/мин и выдерживают в течение 15-60 мин.

Использование предлагаемого способа изготовления теплоизоляционного материала, как показали испытания, позволяет производить изделия с качеством и размерами, соответствующими требованиям государственных стандартов к строительным изделиям, таким как: кирпич, плиты, блоки, скорлупы, архитектурные элементы, при этом повышается прочность изделий, снижается их водопоглощение за счет более прочных кристаллических связей, однородности и закрытости ячеистой структуры.

Заявляемое решение отличается от известного, принятого за прототип, тем, что в способе изготовления теплоизоляционного материала предварительно отдозированные и перемешанные кремнистую породу и щелочной компонент выдерживают при положительной температуре в течение 2-24 часов, затем смесь вспучивают путем термической обработки при температуре 650-750°С в течение 5-40 мин до увеличения первоначального объема садки смеси не менее чем на 10%, после чего вспученную массу подвергают размолу до фракции менее 0,5 мм, а затем полученную шихту укладывают в формы и нагревают до температуры 700-800°С при скорости нагрева 1-30°С /мин и выдерживают при указанной температуре в течение 15-60 мин.

Сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

Из научно-технической и патентной литературы, других источников специалистам не известен способ, в котором предварительно отдозированные и перемешанные кремнистую породу и щелочной компонент выдерживают при положительной температуре в течение 2-24 часов, затем смесь вспучивают путем термической обработки при температуре 650-750°С в течение 5-40 мин до увеличения первоначального объема садки смеси не менее чем на 10%, после чего вспученную массу подвергают размолу до фракции менее 0,5 мм, а затем полученную шихту укладывают в формы и нагревают до температуры 700-800°С при скорости нагрева 1-30°С /мин и выдерживают при указанной температуре в течение 15-60 мин, что обеспечивает при применении достижение заданного положительного эффекта.

Сравнительный анализ заявляемого технического решения позволяет сделать вывод о том, что решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".

Заявляемое решение технически выполнимо и может быть применено для производства строительных материалов с высокой степенью теплоизоляции и прочности. Таким образом, заявляемое решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется изображенной технологической схемой производства теплоизоляционных материалов, где на фиг.1 показан смеситель 1 с бункером для подачи породы 2 и бункером подачи щелочного компонента 3, отделение выдержки смеси 4, печь вспенивания смеси (I) 5, дробильно-размолочное отделение 6, загрузочное устройство шихты в формы 7, печь вспенивания (II) 8, стенд распалубки форм 9, склад готовой продукции 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно отдозированные кремнистая порода (70-92%) и щелочной компонент (8-30%) из бункера 2 и 3 подают в смеситель 1, где тщательно перемешивают в течение 3-5 мин и транспортерами направляют в отделение выдержки 4, где смесь выдерживают при положительной температуре в течение 2-24 часов для завершения реакции силикатообразования типа NaOH+SiO₂ Na₂O×n·SiO ₂×m·H₂O.

Следующим этапом процесса является операция вспучивания: смесь подвергают первичной термической обработке в печи вспенивания 5 до увеличения первоначального объема садки смеси не менее чем на 10% при температуре 650-750°С в течение 5-40 мин для дегидратации всех видов гидроокислов железа и алюминия, а так же части гидратированных соединений кремния и натрия.

Полученную вспученную массу из печи 5(I) подают в дробильно-размолочное отделение 6, где размалывают ее до фракции менее 0,5 мм. Размолотую смесь (шихту) подают в загрузочное устройство 7, где ее укладывают в формы, и затем формы подают в печь вспенивания 8, где подвергают термической обработке при температуре на 50-100°С выше, чем при первичной термической обработке при скорости нагрева 1-30°С/мин, и выдерживают в течение 15-60 мин. После этого на стендовой площадке 9 осуществляют распалубку форм, изделия направляют на склад готовой продукции 10.

Образцы для лабораторных испытаний изготовлялись в электрической муфельной печи размером 450×450×250 мм. После термообработки образцы охлаждались вместе с печью. Водопоглощение и прочностные характеристики определяли по ГОСТ 17177.

Основные характеристики образцов: плотность 200-400 кг/м³; прочность на сжатие 25-80 кг/см ²; коэффициент теплопроводности 0,08-0,12 Вт/м·°С; водопоглощение по объему - 0-2%.

Изобретение может быть использовано при производстве поризованного конструкционно-теплоизоляционного или теплоизоляционного материала типа пеностекла, пенокерамики, пеностеклокерамики, применяющихся для изготовление плит, блоков, скорлуп, архитектурных элементов и других изделий.