сырьевая смесь для получения легкого пористого заполнителя

Формула изобретения

Сырьевая смесь для получения легкого пористого заполнителя, включающая слабовспучивающееся глинистое сырье и комплексную органическую добавку, отличающаяся тем, что она в качестве органической добавки содержит сапропель и алюмощелочной шлам при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кирпичная глина	70
алюмощелочной шлам	20
сапропель	10

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано в технологии получения искусственных пористых заполнителей.

Известно, что основным сырьем для получения пористых заполнителей по керамзитовой технологии являются легкоплавкие глинистые породы, способные к вспучиванию при скоростном обжиге / Онацкий С.П. Производство керамзита. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1987. - 333 с./[1].

Недостатком является дефицит месторождений природных глин, способных к вспучиванию и образованию наиболее востребованного заполнителя плотностью 200 500 кг/м³, а приготовление искусственных сырьевых смесей технически и экономически не всегда целесообразно.

Эталоном высоковспучивающегося глинистого сырья является смышляевская глина, на основе которой получают керамзит плотностью от 200 до 400 кг/м³.

Для повышения степени вспучивания в составы глин вводят жидкие и твердые органические добавки, которые при сгорании обеспечивают поризацию глинистого сырья и формирование пористого ядра гранулы.

Наиболее сложно поддается корректировке минеральная часть сырья, которая должна не только иметь определенный химико-минералогический, но и гранулометрический состав, а также пластичность.

Известна сырьевая смесь для производства керамзита, включающая слабовспучивающееся глинистое сырье и органическую добавку, содержащую мазут 1,0-1,5% и сульфанол 0,1-0,2% / Авторское свидетельство СССР № 558888, Кл. С04В 31/20, 1977./ [2]. Полученный заполнитель имеет плотность в куске 0,45-0,5 г/см³.

Наиболее близкой к заявленному изобретению является сырьевая смесь для производства керамзита, содержащая слабовспучивающуюся глину и комплексную органическую добавку - отход металлообрабатывающих заводов / Авторское свидетельство СССР № 787393, Кл. С04В 31/20, 1980. / [3]. Принят за прототип.

Недостатком этой сырьевой смеси является узкий интервал вспучивания вследствие недостаточного количества Аl₂ О₃.

Сущностью изобретения является повышение качества легкого пористого заполнителя.

Техническим результатом изобретения является снижение плотности легкого пористого заполнителя, повышение однородности и расширение интервала образования вязкой пиропластической массы.

Технический результат достигается тем, что известная сырьевая смесь для получения легкого пористого заполнителя, включающая слабовспучивающееся глинистое сырье и комплексную органическую добавку, содержит в качестве последней природный нанопродукт - сапропель и высокопластичный промышленный отход - алюмощелочной шлам при следующем соотношении компонентов, мас.%.: кирпичная глина - 70; алюмощелочной шлам - 20; сапропель - 10.

Сапропель представляет собой сложные органо-минеральные вещества, формирующиеся в результате биохимических, микробиологических и механических процессов из остатков отмирающих растительных и животных организмов с тонкой структурой веществ / Кирейчева Л.В. Сапропели: состав, свойства, применение / Л.В. Кирейчева, О.Б. Хохлова. - М.: Издательство «РОМА», 1998. - 120 с./ [4]. В отличие от глин основными компонентами данной пробы сапропеля являются высокодисперсные SiO₂ и СаСО ₃. Кремнезем представлен в аморфном виде, а карбонат кальция - в аморфном и коллоидном состоянии. Такой сапропель относится к смешанному типу [4].

Алюмощелочной шлам - продукт очистки сточных вод металлообработки, образующийся при травлении алюминиевых сплавов едкой щелочью на металлообрабатывающих заводах после осаждения и уплотнения /Коренькова С.Ф. Основы и концепция утилизации химических осадков промстоков в стройиндустрии: монография / С.Ф. Коренькова, Т.В. Шеина; Самарск. гос.арх.-строит. ун-т.- Самара, 2004. - 203 с./ [5]. Имеет микродисперсную структуру и повышенное содержание тетрогидроалюмината натрия. Введение шлама в состав глины увеличивает количество Аl₂О ₃ и способствует расширению интервала вспучивания шихты.

Химический состав исследуемой пробы сапропеля и алюмощелочного шлама приведен в таблице 1. В той же таблице приведены составы смышляевской глины (Самарская область) как эталон сырья для получения легкого пористого заполнителя. Основными компонентами этой глины являются SiO₂, Аl₂O₃, Fе ₂О₃ и органические соединения (таблица 1).

Таблица 1
Химические составы компонентов для приготовления пористого заполнителя
Наименование материала	Содержание веществ, % (по массе)
SiO2	Аl2O3	Fе2O3	CaO+MgO	SО3	П.П.П.
Эталон
Смышляевская глина (Плотность керамзита в куске 0,3-0,4 г/см 3) Состав 1	49,84	13,96	6,44	5,66	0,37	17,56
Смышляевская глина (Плотность керамзита в куске 0,3-0,4 г/см 3) Состав 2	51,12	17,74	7,98	4,52	0,72	13,8
Компоненты, предлагаемые в заявке
Сапропель	20,46	3,2	6,4	44,77	0,51	25,56
Алюмощелочной шлам	0,66	53,07	1,6	3,93	2,04	30,76
Кирпичная глина Молодогвардейская	61,74	6,9	11,2	4,79	0,34	10,86

В основе формирования стекловидной и кристаллической структуры керамзита лежат процессы плавления основных компонентов, а также взаимодействия их между собой с образованием новых кристаллических соединений (CaO·SiO ₂, СаО·Аl₂О₃). Формирование пористой структуры связано с горением природных органических соединений с образованием СО и СО₂, что обеспечивает создание восстановительной среды на всем протяжении обжига легкого пористого заполнителя.

В таблице 2 приведены рекомендуемые составы сырьевых смесей для получения пористого заполнителя.

Таблица 2
Составы сырьевых смесей на основе природного и техногенного наносырья
Состав	Наименование сырьевых компонентов	Плотность заполнителя, кг/м3
Кирпичная глина	Алюмощелочной шлам	Сапропель
1	70%	15	15	400
2	70%	20	10	350
3	70%	25	5	400

Предложенная трехкомпонентная смесь позволит практически из слабовспучивающейся глины любого состава (в том числе и кирпичной) получить пористый заполнитель с насыпной плотностью в пределах 300-400 кг/м ³ (таблица 2) и расширить сырьевую базу за счет вовлечения в сырьевой оборот невостребованного природного и техногенного наносырья. Использование промышленного отхода - алюмощелочного шлама - способствует сохранению окружающей среды.