композиция для производства водостойкого пористого заполнителя

Формула изобретения

Композиция для получения водостойкого пористого заполнителя, включающая натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см³ и хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит горелые породы с содержанием, мас.%: SiO₂ 38-40, Al₂O₃ 16-18, Fe₂O₃ 7-8, CaO 11-13, SO₃ 3-5, R₂O 0,5-1, п.п.п. 16-20 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см3	50-70
хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм	1-3
горелые породы с содержанием глинистой составляющей
не менее 50% и потери при прокаливании не менее 16%	22-49

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства строительных материалов, в частности к производству пористых заполнителей на основе жидкого стекла, предназначенных для изготовления легких бетонов, а также теплоизоляционных засыпок.

Известна композиция для получения керамзита (пористого заполнителя) состава, мас.%: отходы флотации углеобогащения - 60, модифицированное жидкое стекло - 40 /Денисов Д.Ю. Использование отходов флотации углеобогащения в производстве керамзита / Д.Ю.Денисов, И.В.Ковков, В.З.Абдрахимов // Башкирский химический журнал. - 2008. - Том 15. - № 2. - С.107-109/.

Недостатком указанного состава керамической массы являются относительно низкая прочность 1,7-1,9 МПа.

Известна композиция для получения водостойкого пористого заполнителя состава, мас.%: натриевого жидкого стекла плотностью 1,41 г/см³ - 50-75, хлорида натрия, размолотого до размера менее 0,3 мм - 1-3, отхода от углеобогащения методом флотации с содержанием глинистой составляющей не менее 71% - 22-49 /Патент № 24067008 Российская Федерация, МПК C04B 14/24. Способ получения водостойкого пористого заполнителя. /Мизюряев С.А., Иванова Н.В., Жигулина А.Ю., Мамонов А.Н.; заявитель и патентообладатель Самарский государственный архитектурно-строительный университет; заявлено 20.01.2009; опубл. 20.12.2010, БИ № 21/.

Недостатком указанного состава является относительно низкие прочность при сжатии (0,14-0,26) и коэффициент размягчения (55-92%).

Данное техническое решение принято за прототип.

Техническим результатом является повышение прочности при сжатии и коэффициента размягчения пористого заполнителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в композицию для получения водостойкого пористого заполнителя, включающую натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см³ и хлористого натрия, размолотого до размера менее 0,3 мм, дополнительно вводят горелые породы с содержанием, мас.%: SiO₂ - 38-40, Al₂O₃ - 16-18, Fe₂O ₃ - 7-8, CaO - 11-13, SO₃ - 3-5, R₂ O - 0,5-1, п.п.п. - 16-20 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевое жидкое стекла плотностью 1,41 г/см3	50-70
хлорид натрия, размолотый до размера менее 0,3 мм	1-3
горелые породы с содержанием глинистой составляющей
не менее 50% и потери при прокаливании не менее 16%	22-49

Горелые породы, образовавшиеся после самовозгорания горючих сланцев, использовались в качестве тонкомолотого наполнителя для получения водостойкого пористого заполнителя. Образуются горелые породы в местах добычи сланцев. Сланец, который не удалось в процессе добычи отделить от пустой породы, направляется в отвал. В терриконах при совместном хранении пустых пород и сланцев за счет повышенного количества в смешанных отвальных массах органических соединений происходит самовозгорание, которое приводит к образованию большого количество отхода - горелых пород. Горелые породы представляют собой продукт низкотемпературного обжига при самовозгорании породы (смесь глины и сланцев) в терриконах в окислительной среде. Количество горелых пород в терриконах составляет от 75 до 90% от объема отвала. Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев представлен в таблице 1.

Таблица 1
Химический состав горелых пород, образовавшихся после самовозгорания горючих сланцев
SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	SO3	R2O	П.п.п.
38-40	16-18	7-8	11-13	3-5	0,5-1	16-20

Горелые породы, в отличие от глинистых компонентов, хотя и содержат более 50% глинистых минералов, но не обладают пластичностью и связующей способностью.

Известно, что основным условием, обеспечивающим вспучивание композиции при ее нагревании, является совмещение во времени пиропластического состояния композиции с интенсивным газовыделением внутри обжигаемого материала. Пиропластическое состояние композиции обеспечат жидкое стекло и содержание в горелых породах глинистой составляющей (не менее 50%), а газовыделение - содержание в горелых породах - органики (п.п.п., таблица 1).

Для приготовления сырьевой смеси использовались следующие компоненты:

1) товарное натриевое жидкое стекло плотностью 1,41 г/см³ (см. ГОСТ 13075-81);

2) хлористый натрий (ГОСТ 13830-97, производства ОАО «Бассоль»), размолотый до размера менее 0,3 мм;

3) в качестве тонкомолотого глиносодержащего компонента - горелые породы, содержащие 50% глинистых минералов, более 16% п.п.п. и размолотые до прохода через сито 0,14 мм.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Композиции (таблица 2) для производства пористого заполнителя готовили путем тщательного перемешивания всех компонентов, аналогично технологии, представленной в прототипе. Получение смеси производилось в мешалке принудительного действия в следующем порядке. Сначала в мешалку загружались тонкомолотый глиносодержащий компонент и хлорид натрия, которые тщательно перемешивались, затем в готовую сухую смесь при включенной мешалке заливалось натриевое жидкое стекло тонкой струйкой. Перемешивание производилось до получения однородной массы, но менее 5 минут.

Таблица 2
Составы композиции для производства пористого заполнителя
Компоненты	Содержание компонентов, мас.%	Прототип
1	2	3
Натриевое жидкое стекло	75	60	50	50-75
Хлорид натрия	3	2	1	1-3
Тонкомолотый глиносодержащий компонент - отход от углеобогащения	-	-	-	22-49
Тонкомолотый глиносодержащий компонент - горелые породы	22	38	49	-

Полученная смесь системой ножей разрезалась на отдельные гранулы, которые термообрабатывались при 250-300°C в печном грануляторе, вспучиваясь при этом и образуя шарообразные высокопористые гранулы. Полученные гранулы помещались в электрическую печь, разогретую до температуры 790°C, и выдерживались там 10 минут. После изотермической выдержки гранулы охлаждались при скорости охлаждения 40°C/мин. Физико-механические показатели пористого заполнителя представлены в таблице 3.

Таблица 3
Физико-механические показатели пористого заполнителя
Показатель	Состав	Прототип
1	2	3
Прочность на сжатие, МПа	2,00	2,05	2,12	0,14-0,26
Насыпная плотность, кг/м3	120	150	195	85-170
Потери при 5-минутном кипячении, %	0,11	0,1	0,09	0,12-0,7
Коэффициент размягчения, %	93	93,5	94	55-92

Как видно из таблицы 3, пористые заполнители из предложенных составов имеют более высокие прочность на сжатие и коэффициент размягчения, чем прототип.

Техническое решение при использовании предложенных составов позволяет повысить прочность на сжатие и коэффициент размягчения пористого заполнителя.

Использование техногенного сырья при получении пористого заполнителя способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.