СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКОГО ПОРИСТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ
RAW MIXTURE FOR MAKING LIGHT POROUS AGGREGATE

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].
3
Недостатком является дефицит месторождений природных глин, способных к вспучиванию и образованию наиболее востребованного заполнителя плотностью 200…500 кг/м, а приготовление искусственных сырьевых смесей технически и экономически не всегда целесообразно.
3
Эталоном высоковспучивающегося глинистого сырья является смышляевская глина, на основе которой получают керамзит плотностью от 200 до 400 кг/м.
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.
3
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/см.
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.
2
3
Недостатком этой сырьевой смеси является узкий интервал вспучивания вследствие недостаточного количества АlО.
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.
2
3
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 SiO и СаСО. Кремнезем представлен в аморфном виде, а карбонат кальция - в аморфном и коллоидном состоянии. Такой сапропель относится к смешанному типу [4].
2
3
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 АlО и способствует расширению интервала вспучивания шихты.
2
2
3
2
3
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 SiO, АlO, FеО и органические соединения (таблица 1).
Таблица 1
Химические составы компонентов для приготовления пористого заполнителя
Наименование материала
Содержание веществ, % (по массе)
SiO<sub>2</sub>
Аl<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fе<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO+MgO
SО<sub>3</sub>
П.П.П.
Эталон
Смышляевская глина (Плотность керамзита в куске 0,3-0,4 г/см<sup>3</sup>) 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<sup>3</sup>) 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
2
2
3
2
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, СаО·АlО). Формирование пористой структуры связано с горением природных органических соединений с образованием СО и СО, 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/м<sup>3</sup>
Кирпичная глина
Алюмощелочной шлам
Сапропель
1
70%
15
15
400
2
70%
20
10
350
3
70%
25
5
400
3
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 (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.