СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ
METHOD FOR PRODUCTION OF POROUS FILLER

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к пористым заполнителям для бетонов.
Известен способ получения керамзита (пористого заполнителя) состава, мас.%: отходы флотации углеобогащения - 60, модифицированное жидкое стекло - 40, включающий: керамзит гранулировался и подвергался термообработке при 700°С (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.
Наиболее близким к изобретению является способ производства пористого заполнителя состава, композиция которого включает, мас.%:
3
жидкое стекло плотностью 1,45-1,53 г/см - 45-65, хлорид натрия - 5-15, монтмориллонитовая глина - 15-20, отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля с содержанием п.п.п. (потери при прокаливании) 15-18% - 15-20, композицию готовят путем тщательного перемешивания всех компонентов, из полученной композиции готовят гранулы на тарельчатом грануляторе, полученные гранулы подвергают термообработке в интервале температур 400-800°С (патент РФ №2362749, МПК С04В 14/24. Композиция для производства пористого заполнителя / Денисов Д.Ю., Ковков И.В., Абдрахимов В.З., Журавель Л.В.; опубл. 27.07.2009, БИ №21).
Недостатком указанного состава является относительно низкая прочность при раскалывании (1,3-1,45).
Данное техническое решение принято авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности при раскалывании пористого заполнителя.
3
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения пористого заполнителя, включающем тщательное перемешивание в керамической шихте композиции при соотношении компонентов, мас.%: жидкое стекло плотностью 1,45-1,53 г/см - 45-65, хлорид натрия - 5-15, монтмориллонитовая глина - 15-20, отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля с содержанием п.п.п.(потери при прокаливании) 15-18% - 15-20, подготовку гранул на тарельчатом грануляторе, полученные на тарельчатом грануляторе гранулы подвергают термообработке при температуре 300-400°С в течение 10-20 минут, а затем без предварительного обжига обжигают при температуре 800-900°С в течение 1-3 часов.
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 бейделлитовая глина, а газовыделение - отход горно-обогатительной фабрики при обогащении угля.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Композиции для производства пористого заполнителя готовили путем измельчения глины и отхода ГОФ до прохождения сквозь сито №1, 2, после чего все компоненты тщательно перемешивали, что привело к растворению хлористого натрия. Ионы натрия понижают силикатный модуль смеси, а ионы хлора, действуя в качестве сильного окислителя, способствуют коагуляции смеси. Понижение силикатного модуля, приводящее к снижению числа силоксановых связей, облегчает переход ионов щелочного металла в раствор и движение молекул воды в монтмориллонитовую глину, что приводит к коагуляции смеси. Коагуляция смеси приводит к повышению вязкости, что дает возможность формовать гранулы любого размера.
Из полученной композиции готовили гранулы, которые подвергались термообработке в интервале температур 300-400°С. Изотермическая выдержка при конечной температуре 10-20 минут.
2
3
2
При нагревании содержащегося в гранулах гидратированного силиката до температуры 300°С он разжижается, и гидратная вода быстро превращается в пар. Вследствие большой вязкости расплавленного силиката водяные пары не могут свободно выделяться и задерживаются в густой массе, образуя пузыри с тонкими стенками. Из гидратированного растворимого стекла получаются пористые твердые стекловидные массы. Остатки выделяющейся воды при температуре 350-400°С начинают вспучивать коагулированную массу. Начиная с 250°С в результате разложения органических веществ наблюдается выделение Н, СО, SO и CO, которые также вспучивают керамический материал.
Полученные вспученные гранулы вытаскивают из печи и помещают в другую предварительно нагретую до 800-900°С печь. Изотермическая выдержка при конечной температуре в зависимости от количества содержания гранул в печи от 1 до 3 часов.
При температуре 800-900°С выделяется из монтмориллонитовой глины химически связанная вода (дегидратация), появляется жидкая фаза, за счет повышенного содержания щелочей, и выгорают органические примеси, что приводит к вспучиванию. В таблице 1 представлены составы, технологические параметры и физико-механические показатели пористого заполнителя.
Таблица 1
Составы, технологические параметры и физико-механические показатели пористого заполнителя
Компоненты
Содержание компонентов, мас.%
Прототип
1
2
3
Жидкое стекло
65
55
45
45-65
Хлорид натрия
5
10
15
5-15
Монтмориллонитовая глина
15
17
20
15-20
Отход ГОФа
15
18
20
15-20
Технологические параметры композиции
Плотность жидкого стекла, г/см<sup>3</sup>
1,53
1,49
1.45
1,45-1,53
Первая термообработка гранул, °С
300
350
400
-
Время первой термообработки, мин
10
15
20
-
Вторая термообработка гранул, °С
800
850
900
400-800
Время второй термообработки, час
1
2
3
-
Физико-механические показатели пористого заполнителя
Прочность при раскалывании, мПа
2,83
2,85
2,87
1,3-1,45
Средняя плотность в куске, г/см<sup>3</sup>
0,6
0,7
0,8
-
Насыпная плотность, кг/м<sup>3</sup>
300
350
400
-
Как видно из таблицы, пористые заполнители, полученные из предложенного способа, имеют более высокую прочность при раскалывании, чем прототип.
Использование предложенного способа позволяет повысить прочность при раскалывании пористого заполнителя.
Использование техногенного сырья при получении пористого заполнителя способствует утилизации промышленных отходов, охране окружающей среды, расширению сырьевой базы для керамических материалов.