ШИХТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА "ПЕНОЗОЛ"
CHARGE FOR POROUS MATERIAL "PENOZOL" MAKING

Изобретение относится к технологии строительных материалов, более конкретно к подготовке шихты для производства пористого материала и изделий на его основе для промышленной и строительной индустрии.
Известна шихта для производства пористого заполнителя, содержащая, мас.%: глина монтмориллонитовая 35,0-38,0; уголь 5,0-6,0; доломит 36,0-50,0 (см. патент SU №1161500, 1985).
Пористый заполнитель на основе известной шихты обладает сравнительно низкой прочностью.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является шихта для производства пористого материала, содержащая алюмосиликатные и углеродсодержащие ингредиенты (см. патент РФ №2400450, опубл. 27.09.2010 - прототип).
Известная шихта предназначена для производства пористого заполнителя для бетонных изделий. Особенностью известной шихты является ее состав, включающий алюмосиликатные и углеродсодержащие ингредиенты в виде глины монтмориллонитовой, угля, доломита и кварцевого песка при следующем соотношении компонентов, мас.%:
глина монтмориллонитовая
86,0-87,0
уголь
5,0-6,0
доломит
2,0-3,0
кварцевый песок
0,5-6,0
Для указанной шихты прочность на сжатие полученного из нее пористого материала достигает 5,0 МПа, что является недостаточным, например, при производстве ряда изделий для промышленной и строительной индустрии (плиты, кирпичи, трубы).
Технический результат состоит в повышении прочности пористого материала, полученного из шихты на основе алюмосиликатных и углеродсодержащих ингредиентов, при одновременном снижении объемного веса и влагопроницаемости пористого материала.
Технический результат достигается тем, что шихта для производства пористого материала, содержащая алюмосиликатные и углеродсодержащие ингредиенты, согласно изобретению, включает алюмосиликатную золу угольных ТЭС, порошкообразные стеклобой и карбид кремния фракции 0,1 - 300 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюмосиликатная зола угольных ТЭС
78-92
карбид кремния
0,1-0,8
стеклобой
остальное
Предложенная шихта для производства пористого материала по преимуществу содержит:
2
2
3
2
3
2
2
- алюмосиликатную золу угольных ТЭС, содержащую, мас.%: SiO45-60; AlO 18-30; FeO 5-10; СаО 1-5; MgO 0,5-2; NaO 0,2-0,7; KO 0,5-2,2; углерод (недожог) 4-15;
- карбид кремния порошкообразный;
2
2
3
2
3
2
3
- стеклобой, содержащий, мас.%: SiO 58-72: AlO+FeO 1,5-5.0; СаО+MgO 4-10; NaO 9-18; SO<0,5.
2
2
Добавление в шихту стеклобоя повышает в золе общее содержание NaO сверх указанного количества и SiO до 72 мас.% и более, а добавление порошкообразного карбида кремния в указанном количестве способствует эффективному образованию пор в материале при термической обработке полуфабрикатов изделий в туннельной печи.
Проведенные в ОИВТ РАН экспериментальные исследования по технологии подготовки шихты для производства указанного пористого материала в соответствии с предложенным техническим решением показали, что технический результат достигается при указанном незначительном количестве карбида кремния, а при содержании алюмосиликатной золы угольных ТЭС в сравнительно широком диапазоне 78-92 мас.% обеспечиваются максимальные значения прочности, минимальные объемный вес и влагопроницаемость пористого материала, полученного из данной шихты.
Поскольку алюмосиликатные золы угольных ТЭС представляют собой порошкообразный стеклокристаллический материал фракции 0,1-300 мкм, то их дополнительное измельчение не требуется. Фракции золы более 300 мкм отсеиваются и в состав шихты не вводятся, поскольку их присутствие создает локальные не вспененные участки пористого материала, снижающие его качество. Стеклобой готовится в виде порошка фракционного состава меньше 300 мкм. Карбид кремния также используется в виде порошка фракционного состава 0,1-300 мкм.
При подготовке шихты компоненты смешиваются в указанном соотношении, и полученная смесь увлажняется до влажности 10-12%. Из нее формуются полуфабрикаты изделий (плиты, кирпичи, трубы и др.), которые подвергаются термической обработке в туннельной печи при температуре 1130-1180°С в течение 60-90 мин.
Пример конкретного выполнения.
Приготавливают шихту для производства пористого материала, включающую:
2
2
3
2
3
2
2
- 90 мас.% золы Каширской ГРЭС, содержащей, мас.%: SiO 50,0; AlO 21,5; FeO 7,44; СаО 2,12; MgO 1,32; NaO 0,65; KO 1,84; углерод (недожог) 4,5;
- 0,6 мас.% карбида кремния;
2
2
3
2
3
2
3
- стеклобой (остальное), содержащий, мас.%: SiO 70,0; AlO + FeO2,1; СаО + MgO 9,5; NaO 13,6; SO - 0,15.
3
3
3
3
Полученную шихту перемешивают в шаровой мельнице в течение 30 мин и увлажняют до влажности 10-12%. Из полученного полуфабриката шихты формуют бруски размером 113×64×14 мм (объем 101,2 см) с объемным весом 1,015 г/см. В результате термической обработки заготовок получены образцы пористого материала размером 125×83×25 см (объем 260 см) при объемном весе 0,28-0,32 г/см - увеличение объема пористого материала по сравнению с полуфабрикатом в 2,6 раза. Морозостойкость полученного пористого материала 35 циклов, теплопроводность 0,2-0,4 Вт/м.К, а прочность отвечает прочности для стандартного строительного керамического кирпича марки 100-120, что соответствует прочности на сжатие 8-12 МПа. Полученный пористый материал характеризуется замкнутыми порами, плавает на воде, не поглощая ее длительное время.
На прилагаемой фиг. 1А, Б, В представлены образцы полуфабриката до обжига в виде бруска А из приготовленной шихты, пористого материала в виде бруска Б после термической обработки полуфабриката и поперечное сечение В бруска.
Такое выполнение изобретения обеспечивает получение из предложенной сравнительно дешевой шихты пористого материала и изделий на его основе для промышленной и строительной индустрии при одновременном упрощении технологии производства готовых изделий (плиты, кирпичи, трубы и др.). При этом основой предложенной шихты являются широкодоступные стеклобой и шлакозольные отходы угольных ТЭС, запасы которых исчисляется миллионами тонн.