ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения силикатного клея-связки

Классы МПК:C09J1/02 содержащие водорастворимые силикаты щелочных металлов 
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Институт теоретической и прикладной механики СО РАН,
Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья,
Черепанов Корнилий Александрович
Приоритеты:
подача заявки:
1998-04-08
публикация патента:

Описывается способ получения силикатного клея-связки, заключающийся в том, что кремнийсодержащий аморфный материал подвергают механохимической обработке в 10-17 мас.% растворе едкого натра при Т:Ж= 1:(2,5-3,5) в шаровой мельнице при температуре 25-50°С и атмосферном давлении в течение 4-8 ч. Способ позволяет эффективно использовать многотоннажные пылевидные отходы производства ферросилиция - аморфного микро- кремнезема и получать силикатный клей-связку, применяемый в химической и в других видах промышленности для изготовления кислотостойких покрытий, замазок, мастик, в металлургии и теплоэнергетике - при получении жаростойких (плотных и пористых) материалов, в строительной индустрии - для склеивания бетонных изделий, кирпича, природного камня, разного рода отделочных материалов. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2144552

Рисунок 1

Изобретение относится к способам получения силикатных клеев-связок, применяемых в бытовой химии, строительной индустрии для склеивания бетонных изделий, кирпича, природного камня, мраморных плит, а также для изготовления замазок, мастик, шпатлевок, жаростойких и пористых теплоизоляционных материалов. Оно позволяет эффективно использовать многотоннажные пылевидные отходы производства ферросилиция - аморфного микрокремнезема.

Известен способ получения клея-раствора типа жидкого натриевого стекла, включающий обработку кремнийсодержащих отходов производства ферросилиция раствором едкого натра при температуре 20 - 80oC. Однако жидкое стекло - это истинный раствор неорганического полимера (Na2SiO3), который является клеем, но обладает относительно невысокими клеящими свойствами и, для ускорения процесса отвердения при его использовании, требует специального отвердителя (RU N 2044838, 20.11.92).

Неорганический клей-связка предлагаемого типа занимает промежуточное положение между истинными растворами и коллоидными растворами. В большей степени он приближается к коллоидным из-за наличия в нем некоторого количества дисперсной фазы, выделяющейся в раствор в процессе конденсации (полимеризации) части растворенного вещества в виде золя SiO2.

Силикатные клеи-связки обычно получают модифицированием жидкого стекла путем введения в него золеобразующих и стабилизирующих добавок, а также на стадии получения клея-связки с процессе растворения кремнийсодержащих материалов (М.М.Сычев. Неорганические клеи, Л., Химия, с. 99).

Например, известен способ активации жидкого стекла, включающий введение активирующей добавки, в качестве которой используют раствор серной кислоты плотностью 1,14 - 1,15 г/см2 с последующим перемешиванием до полного растворения образовавшегося геля кремниевой кислоты (RU 2041178, 09.08.95).

Недостатком этого способа является то, что он трехстадиен, так как сначала надо получить силикат-глыбу, затем жидкое стекло, а потом произвести его модифицирование.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения силикатного клея-связки путем разварки силикат-глыбы в автоклаве в присутствии высокодисперсной двуокиси кремния, причем последнюю вводят в количестве 0,95 - 2,0 вес. ч. на 100 вес.ч. силикат-глыбы (SU 331080, 07.09.72).

Известный способ имеет ряд недостатков. Во-первых, он двухстадиен, так как требует предварительного получения силикат-глыбы, во-вторых, он сложен, требует высоких давлений, температур, а также больших затрат электроэнергии.

Цель изобретения - упрощение способа получения клея-связки при снижении трудо- и энергозатрат, а также повышение эксплуатационных характеристик получаемого продукта.

Цель достигается тем, что кремнезем, содержащий аморфный материал, подвергают механохимической обработке в 10 - 17% растворе едкого натра в шаровой мельнице при соотношении Т:Ж = 1:(2,0-3,5), где Т - количество загружаемого аморфного кремнеземсодержащего материала, Ж - раствор едкого натра вышеуказанных концентраций, при температуре 25 - 50oC и атмосферном давлении в течение 4 - 10 часов.

В качестве кремнеземсодержащего аморфного материала используют пылевидные отходы производства ферросилиция.

Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения являются:

- кремнеземсодержащий аморфный материал подвергают механохимической обработке в 10 - 17% мас. растворе едкого натра в шаровой мельнице;

- механохимическую активацию проводят при соотношении Т:Ж = (2,0 - 3,5);

- механохимическую обработку проводят при температуре 25 - 50oC и атмосферном давлении в течение 4 - 10 часов.

Частным отличительным признаком заявляемого технического решения является:

- в качестве кремнеземсодержащего аморфного материала используют пылевидные отходы производства ферросилиция.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие заявляемого технического решения "новизна".

Совокупность существенных отличительных признаков позволяет достичь поставленную цель, а также сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

В качестве кремнеземсодержащего аморфного материала используют пылевидные отходы производства ферросилиция, например, следующего состава (мас. %): SiO2 = 92,8; CaO = 2,32; MgO = 1,28; Al2O3 = 0,94; MnO = 0,28; Fe2O3 = 1,82; C = 0,56 и имеющие плотность примерно 0,2 г/см3.

В качестве щелочного компонента используют едкий натр технический. Количество воды дозируют из расчета заданного соотношения между твердой и жидкой фазой приготавливаемой суспензии.

Заявляемый способ иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

Пример 1 (по прототипу)

В автоклав загружают 450 кг силикат-глыбы, 1500 л воды и 9 кг кремнеземсодержащих пылевидных отходов. Смесь нагревают до 120oC под давлением 2 атм. и выдерживают при этой температуре в течение 8-10 часов до получения раствора с удельным весом 1,17 г/см3. Раствор фильтруют и упаривают до удельного веса 1,45 г/см3, охлаждают и отстаивают до получения прозрачного раствора. По данным РФА (рентгенофазовый анализ) получившийся клей содержит до 15% золя SiO2.

Пример 2

Согласно заявляемому способу в шаровую мельницу, заполненную на 1/3 стальными шарами, подают 15 л воды, 2,7 кг едкого технического натра и 6 кг пыли-уноса производства ферросилиция. В процессе перемешивания содержимое шаровой мельницы нагревают до 50oC и подвергают механохимической обработке в течение 8 часов. Получившийся клей-связку сливают в емкость-накопитель. Выход готового продукта 100%.

Все примеры, необходимые для обоснования заявляемого способа, а также свойства клея по прототипу и заявляемому способу приведены в таблице.

По внешнему виду клей представляет собой раствор темно-серого цвета с плотностью 1,3 - 1,45 г/см3 и рН около 10, содержащий в своем составе около 20 - 25% золя SiO2 и 80% Na2SO3 по данным РФА. Он имеет большой срок годности, не требует специального отвердителя. Клеевое соединение сохраняет свои рабочие характеристики при нагреве вплоть до 1400oC.

Как видно из таблицы, при использовании при приготовлении суспензии щелочи с более низкой концентрацией, при несоблюдении заявляемого соотношения Т:Ж, а также температурных и временных параметров реализации способа получают клей-связку с пониженными характеристиками, то есть с пониженной клеящей способностью.

При длительной механической обработке (пример 10), образуется клей-паста с низкой клеящей способностью из-за высокой вязкости вследствие дилатансии.

При повышении температуры получения клея-связки выше 50oC не наблюдается улучшения его характеристик, следовательно, нецелесообразно (пример 11).

При повышении содержания раствора, то есть при Т:Ж = 1:4 и выше получаемый клей-связка не стоек (расслаивается при хранении).

При снижении времени реагирования исходных компонентов ниже заявленных пределов, реакция не проходит до конца, продукта не однороден, а при уменьшении концентрации щелочи ниже 10 продукт также не однороден и не стоек.

Таким образом, клей-связку с необходимыми физико-химическими свойствами получают благодаря совокупности заявленных отличительных признаков.

Предлагаемый способ более прост в технологическом и техническом исполнении, не требует высоких температур и давлений, является более эффективным в экономическом и экологическом отношении и позволяет получить конечный продукт с более высокими служебными и эксплуатационными характеристиками.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения силикатного клея-связки, включающий использование кремнеземсодержащего аморфного материала, отличающийся тем, что кремнеземсодержащий аморфный материал подвергают механохимической обработке в 10 - 17 мас. % растворе едкого натрия в шаровой мельнице при соотношении Т : Ж = 1 : (2,0 - 3,5), где Т - количество загружаемого аморфного кремнеземсодержащего материала, Ж - раствор едкого натрия указанных концентраций, при температуре 25 - 50oC и атмосферном давлении в течение 4 - 10 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнеземсодержащего аморфного материала используют пылевидные отходы производства ферросилиция.

Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C09J1/02 содержащие водорастворимые силикаты щелочных металлов 



Наверх