способ получения силикат-натриевого композиционного вяжущего для жаростойкого бесцементного бетона

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.

Описание изобретения к патенту

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 см ²/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 SiO ₂ 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».