способ получения ячеистого строительного материала

Формула изобретения

Способ получения ячеистого строительного материала, включающий смешивание кремнеземсодержащего и щелочного компонентов и воды при отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента от 0,08 до 0,40 и отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды до 5,3 с получением гомогенной силикатной массы, ее сушку и измельчение, заполнение массой формы и нагрев до температуры вспучивания в интервале от 650 до 900°С с последующим остыванием до температуры окружающей среды, отличающийся тем, что силикатную массу после сушки измельчают до размера частиц 3,5-20 мм, а нагрев массы до температуры вспучивания ведут при постоянном повышении температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для получения строительного материала.

Известен способ получения строительного материала, предусматривающий смешивание кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды с получением смеси, в которой отношение содержания щелочного компонента к кремнеземсодержащему компоненту находится в диапазоне от 0,08 до 0,40 и отношение суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к воде находится в диапазоне от 1,6 до 5,3 [В.Н.Иваненко. Строительные материалы и изделия из кремнистых пород. - Киев, Будiвельнiк, 1978, с.36-37, 98-105]. Перед смешиванием кремнеземсодержащий компонент частично сушат, а затем измельчают до основной фракции менее 0,14 мм. Смесь компонентов перемешивают до получения гомогенной массы, которую выдерживают не менее двух часов для получения силикатной массы. Массой заполняют формы и нагревают ее до температуры вспучивания 650-900°С с последующим остыванием до температуры окружающей среды.

Недостатком способа является низкое качество получаемого материала: неоднородная пористость, недостаточные плотность, прочность при сжатии и коэффициент теплопроводности. Фактором, влияющим на низкое качество материала, является то, что вспучивают силикатную массу высокой влажности, что ведет к склеиванию частиц массы, образованию пустот, крупных и сообщающихся пор.

Наиболее близким по совокупности признаков и результату является способ получения строительного материала [патент РФ № 2300506, МПК⁷ С04В 28/24, 111/20, 111/40, 2006]. Способ включает смешивание кремнеземсодержащего и щелочного компонентов и воды при отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента от 0,08 до 0,40 и отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды до 5,3 с получением гомогенной силикатной массы. Сушат массу до остаточной влажности менее 5% и измельчают до размера частиц не более 100 мкм. Массой заполняют форму и нагревают до 600°С с частичной дегазацией, а затем нагревают до температуры вспучивания в интервале от 650 до 900°С с последующим остыванием с постепенным снижением температуры до температуры окружающей среды.

Основные недостатки способа связаны со значительными затратами на измельчение высушенной массы до частиц не более 100 мкм и много часовым обжигом при температуре 600°С.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является снижение энергозатрат на получение ячеистого строительного материала при сохранении его свойств.

Поставленная задача решается тем, что при получении ячеистого строительного материала, включающим смешивание кремнеземсодержащего и щелочного компонентов и воды при отношении содержания щелочного компонента к содержанию кремнеземсодержащего компонента от 0,08 до 0,40 и отношении суммарного содержания кремнеземсодержащего и щелочного компонентов к содержанию воды до 5,3 с получением гомогенной силикатной массы, ее сушку и измельчение, заполнение массой формы и нагрев до температуры вспучивания в интервале от 650 до 900°С с последующим остыванием до температуры окружающей среды, силикатную массу после сушки измельчают до размера частиц 3,5-20 мм, а нагрев массы до температуры вспучивания ведут при постоянном повышении температуры без остановки на частичную дегазацию.

Компоненты смеси и их соотношения берутся, как и в прототипе.

Исходную смесь смешивают до получения гомогенной массы. В сушильной камере из массы удаляют физическую воду и получают практически безводную силикатную массу.

Сухую силикатную массу измельчают до размера частиц 3,5-20 мм и заполняют ею различные формы для получения строительного материала различной конфигурации. Нагрев силикатной массы до температуры вспучивания (в интервале от 650 до 900°С) ведут при постоянном повышении температуры.

Исключение чрезмерного дробления высушенной силикатной массы и поэтапного нагрева с временной выдержкой силикатной массы в различных температурных интервалах позволяет значительно снизить энергетические и финансовые затраты на получение строительного материала.

Пример реализации способа

В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит природного месторождения следующего химического состава, мас.%: SiO₂ (аморфный кремнезем) - 42,4; Аl₂О₃ - 7,7; Fe₂O ₃ - 4,8; потери при прокаливании - 7,9.

Отношение едкого натра к диатомиту составило 0,17. Отношение суммарного содержания диатомита и едкого натра к содержанию воды составило 4,4.

В сушильной камере получили силикатную массу с остаточной влажностью 5 мас.%. Сухую силикатную массу измельчили до основной фракции 10-20 мм, 3,5-10 мм - остальное.

Смесь насыпали в металлическую форму с крышкой без уплотнения на 2/3 ее высоты. Нагревание до 550°С велось со скоростью 15°С/мин, нагрев до температуры вспучивания 775°С велся со скоростью 4°С/мин, с выдержкой при этой температуре 20 мин. Затем нагревательный элемент печи отключили и дали материалу охладиться в закрытой печи до температуры 30°С (24 часа), после чего он был извлечен из формы.

Охлажденный блок полученного строительного материала был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, пустоты отсутствуют, максимальный размер пор достигает 2 мм. Пористость материала составила 80%, плотность 410 кг/м³, коэффициент теплопроводности от 0,11 Вт/м°С, прочность при сжатии 80 кгс/см² .