сырьевая смесь для производства легкого гранулированного заполнителя

Формула изобретения

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛЕГКОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ, включающая горную породу и слабовспучивающуюся глину, отличающаяся тем, что она в качестве горной породы содержит брекчии смешанного состава при следующем соотношении компонентов, мас.

Брекчии смешанного состава 65 85

Слабовспучивающаяся глина 15 35

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и моделей и может быть использовано при производстве искусственных пористых заполнителей для бетонов.

Известна сырьевая смесь для получения легких гранулированных заполнителей, включающая (в мас.) природный перлит 80,0-90,0; кальцинированную соду 8,0-16,0; азотнокислый аммоний или азотнокислые соли щелочных металлов 1,0-4,0 [1]

Недостатком указанной композиции является необходимость использования в сырьевой смеси химических соединений, а в качестве основного компонента дефицитного сырья (перлита), что ограничивает ее широкое применение и повышает стоимость заполнителя.

Наиболее близкой является сырьевая смесь для изготовления легкого гранулированного заполнителя, включающая, мас. Денитрицифированный порфир и ортофиры 70-85 Нефтешлам 5-20 Глина 8-10 [2]

Недостатком данной сырьевой смеси является невысокая прочность (до 1,23 МПа при сдавливании в цилиндре).

Достигаемым техническим результатом является повышение прочности.

Указанный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления легкого гранулированного заполнителя содержит следующие компоненты, мас. Горная порода брекчии смешанного состава 65-85 Слабовспучивающаяся глина 15-35

Брекчии смешанного состава являются метаморфизованными горными породами, обломки которых состоят из субщелочных андезитов и субщелочных дацитов. Они имеют литоклассическую, псевдопсаммитовую структуру. Преобладает кластическая часть (от 70 до 90% обломков от объема породы). Обломки размеров от 0,1 до 3-4 см, угловатой, овальной или неправильной формы. Редко наблюдаются кристаллы и обломки полевого шпата. Обломки тесно соприкасаются друг с другом, местами разделены связующей непрозрачной массой, соссюритоподобной и лейкоксенизированной. В процентном отношении обломки субщелочных андезитов занимают 10-40% объема породы (в среднем 32%), обломки субщелочных дацитов 25-60% (в среднем 47% ), связующая масса составляет 8-30 объема породы (в среднем 18%) обломки кристаллов полевого шпата 2-6% (в среднем 3%).

Связующая масса содержит различное количество (5-30% в среднем 15%) микролитиков полевого шпата и хлорита, хаотически расположенных, либо ориентированных в одном направлении, находящихся в неопределимой (даже при увеличении до 200 раз) тонкой кристаллитовой массе.

Структуры основной массы обломков субщелочных андезитов и дацитов пилотакситовые, микролитовые, апогиалиновые. Вкрапленники в обломках составляют 10-30% ( в среднем 20%) от объема обломков, имеют размер 1,0-3,0 мм, представлены полевым шпатом (анортоклазом). Текстура обломков миндалекаменная. Миндалины сложены светло-зеленоватым хлоритом, находящимся в тесной ассоциации с лейкоксенизированным рудным веществом.

В связующей массе обломков наблюдаются участки гидротермальной переработки, где фиксируется совместное нахождение микролитов полевых шпатов (30% цеолитов 10-40% в среднем 30%) и остальное (40%) приходится на непрозрачную соссюритоподобную и лейкоксенизированную девитрицитированную массу. Цеолиты бесцветные или слегка буроватые, относятся к ломонтит-шабазитам (линии рентгенограмм 2,13; 2,85; 4,04; 4,72; 7,08^оА).

Средний химический состав брекчий смешанного состава, мас. SiO₂ 63,19; Al₂O₃ 14,62; Fe₂O₃; FeO 6,42; MnO 0,15; Mg 0,82; CaO 2,34; Na₂O ⁺ K₂) 7,9 (Na₂O) 5,5; K₂O 2,4) TiO₂ 0,78; P₂O₃ 0,3, потери при прокаливании (п.п.п) 3,48. Колебание содержаний окислов в породах составляет, мас. SiO₂ 58-65,11; Al₂O₃ 15,01-15,06; F₂O₃ ⁺ FeO 5,6-6,71 MnO 0,15; MgO 0,71-0,85; CaO 2,11-2,71; Na + K 6,1-8,3; T_iО₂ 0,6-1,01; P₂O₅ 0,3, потери при прокаливании (п.п.п.) 2,1-4,1.

В пробах массой от 150 кг и выше содержание окислов при помоле и перемешивании усредняется и соответствует среднему химическому составу, приведенному выше.

Физические свойства брекчий смешанного состава: истинная плотность 2,6 г/см³, средняя плотность 2,52, твердость 4,5-5,0 (по шкале Мооса).

Описываемые горные породы являются экологически чистыми, содержание металлов в пределах кларков для средних пород, радиоактивность 8-9 мкр/ч.

В брекчиях смешанного состава отмечается повышенная насыщенность газами (до 3-12%).

По данным термического анализа в породах отмечается "низкотемпературная" и "высокотемпературная" вода. "Низкотемпературная вода по характеру проявления и температуре выделения относится к "цеолитовому" типу. Дегидратация происходит при 42-400^оС и эндотермический пек, отвечающий этому интервалу, слегка растянутый, количество воды, выделившейся при этом процессе, не превышает 0,81% Кроме того, на всех термограммах фиксируется эндотермический эффект 450-650^оС. Величина этого пика пропорциональна количеству хлоритоидов, гидрослюд и слабоизмененной связующей массы в породе. Содержание "высокотемпературной" воды достигает 3,5% Суммарное количество воды составляет 4,0%

Наличие хлоритов, цеолитов, гидрослюд и газов в брекчиях смешанного состава при нагревании порошков этой породы до температуры 1000-1100^оС обеспечивают вспучиваемость до 5-8 раз и позволяют получать легкие заполнители по порошковой технологии.

В качестве связующего используют слабовспучивающуюся глину. Ее химический состав, мас. SiO₂ 68,71-73,12; TiO₂ 0,60-1,10; Al₂O₃ 10,17-11,0; FeO₃ 2,16-4,15; FeO 1,10-1,36; MnO 0,05; MgO 0,60-0,78; CaO 0,61-1,01; Na₂O + K₂O 3,11-2,71; потери при прокаливании (п.п.п.) 2,70-3,60.

Средний химический состав, мас. SiO₂ 70,81; TiO₂ 0,80; Al₂O₃ 11,02; Fe₂O₃ 4,01; FeO 1,12; MbO 0,05; MgO 0,70; VaO 0,82; Na₂O + K₂O 2,93, п.п.п. 3,20. Содержание химически связанной воды в глине Н₂О _общ. 4,58, в том числе Н₂О⁺ 2,81^. Н₂О^- 1,77.

По минеральному составу глины относятся к каолинитовому типу с содержанием свободного кварца 51% каолинита 49%

Глинистое сырье содержит тонкодисперсные фракции: от 1 до 0,06 мм 6,9% от 0,06 до 0,01 мм 21,13% 0,01-0,005 мм 24,1% 0,005-0,011 23,93% остальные фракции размером более 0,06 мм.

Согласно ГОСТам керамического сырья, глина относится к слабовспучивающимся (увеличение объема не более 2 раза) глинам и сама не может быть сырьем для получения легких пористых заполнителей.

Технология получения легкого заполнителя: горные породы брекчии смешанного состава проводят на щековой дробилке затем с подсушенной глиной подвергают совместному помолу в шаровой мельнице до удельной поверхности 2500-3000 см²/г гранулируют с введением воды; затем опудривают в грануляторе мелким кварцевым песком, обжигают с подсушкой и термоподготовкой в течение 20-30 мин в печах с расширенным барабаном в течение 7-10 мин с последующим охлаждением в холодильнике термостате. Предварительная термоподготовка создает амортизацию хлоритоидов, гидрослюд и цеолитов (они приобретают свойства стекла), а сам помол позволяет уравнять коэффициент вспучивания гранул. Размягчение частиц горной породы начинается при температуре около 900^оС. При температуре 1120-1180^оС наблюдается поризация и плавление смеси.

Изобретение поясняется конкретными составами сырьевой смеси для производства легкого гранулированного заполнителя, приведенными в табл.1.

Технологические параметры обжига и свойства заполнителя приведены в табл.2.