сырьевая смесь и способ изготовления керамических материалов ячеистой структуры

Формула изобретения

1. Сырьевая смесь для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кремнеземистого компонента микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95 %, а в качестве поробразователя - угольную футеровку, алюминиевую пудру и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Зола-унос	50,0-53,3
Микрокремнезем	8,81-9,37
Угольная футеровка	3,12-8,6
Алюминиевая пудра	0,06-0,072
Карбоксиметилцеллюлоза натрия	0,02-0,31
Вода	33,8-35,07

2. Способ изготовления керамических материалов ячеистой структуры из сырьевой смеси по п.1, включающий приготовление смеси, формование, сушку при температуре 100°С и обжиг при температуре 800°С, отличающийся тем, что приготовленную смесь после заливки в форму вспучивают вибрацией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, используемых для изготовления строительных конструкций.

Наиболее близким аналогом является сырьевая смесь, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент и порообразователь [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].

Недостатком указанной смеси являются ухудшенные теплотехнические свойства материала, а также избыточная материалоемкость изделий.

Технический результат - снижение средней плотности и материалоемкости изделий.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, дополнительно содержит органоминеральную добавку, в качестве кремнеземистого компонента - микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO₂ 90-95%, в качестве порообразователя - угольную футеровку, алюминиевую пудру и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

зола-унос	50,0-53,3
микрокремнезем	8,81-9,37
алюминиевая пудра	0,06-0,072
угольная футеровка	3,12-8,60
карбоксиметилцеллюлоза натрия	0,02-0,31
вода	33,8-35,07

Микрокремнезем является дисперсным отходом производства кристаллического кремния, имеет малый размер частиц (0,1...3 мкм) и, как следствие, высокую удельную поверхность (более 250 тыс. см²/г). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах системы газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния. Химический состав микрокремнезема (мас.%): SiO₂ 90...95; Al₂O₃ до 0,8; Fe₂ О₃ до 0,8; СаО 1,6; MgO до 1,2; SiC до 5; С_общ до 9; К⁺ до 0,25; Na⁺ до 0,06; п.п.п. до 20.

Золы-уносы от сжигания бурых углей Канско-Ачинского бассейна (Ирша-Бородинское, Назаровское, Березовское месторождения) являются высококальциевыми и содержат, мас.%: SiO₂ 21...55; Al₂О₃ 4...11; Fe₂О ₃ 6...16; СаО 20...46; MgO 3...6; К₂О 0,2...1,5; Na₂O 0,2...0.6; SO₃ 0,9...9; СаО_св 3...13; горючих примесей не более 2...2,5.

Угольная футеровка - отход производства алюминия, образующийся при капитальном ремонте электролизеров. Химический состав угольной футеровки (мас.%): С 57,31; Na 12,5; Al 4,15; F 11,97; Fe₂O ₃ 0,69; S 0,15.

Введение в сырьевую смесь натрийсодержащей угольной футеровки и микрокремнезема позволяет получить в отформованном сырце минеральную связку (R₂O·nSiO₂ ·mH₂O) по типу золощелочного вяжущего, что обеспечивает формирование массива с достаточной распалубочной прочностью. При последующем обжиге отщепление химически связанной воды при дегидратации минеральной связки дополнительно поризует керамический черепок. Средняя плотность материала при этом снижается.

Наиболее близок к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту способ, включающий приготовление смеси, формование, сушку и обжиг [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].

Недостатками указанного способа являются высокая теплопроводность материала и невозможность бездефектного формования сырца из масс на основе непластичных, высокодисперсных техногенных отходов.

Технический результат - снижение средней плотности и расширение сырьевой базы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления керамических материалов ячеистой структуры, включающем приготовление смеси, формование, сушку при 100°С и обжиг при 800°С, дополнительно смесь после заливки в форму вспучивают вибрацией.

Пример:

Процесс приготовления сырьевой смеси включает следующие операции. Сухие компоненты дозируют, тщательно перемешивают и вводят воду затворения (t=40...60°C) и предварительно замоченную в воде карбоксиметилцеллюлозу натрия. Смесь перемешивают в течение 3-4 минут, после этого вводится суспензия алюминиевой пудры и смесь перемешивается не более 1 минуты. После заливки смазанную и герметично собранную форму смесь подвергают вибрации, в процессе которой происходит взаимодействие алюминиевой пудры с оксидом кальция, содержащимся в золе-уносе. Сырец выдерживается в формах в течение суток, затем срезается "горбушка", производится распалубливание, полуфабрикат высушивается при температуре 100°С, обжиг производится при 800°С.

Состав и физико-механические показатели изделий представлены в табл.1 и 2.

Таблица 1.
Компоненты	Количество, мас.%
	1	2	3
Зола-унос	53,3	48,54	50,0
Микрокремнезем	9,37	8,6	8,81
Алюминиевая пудра	0,072	0,06	0,07
Карбоксиметилцеллюлоза натрия	0,31	0,19	0,02
Угольная футеровка	3,12	8,6	6,03
Вода	33,8	34,01	35,07

Таблица 2.
Состав	Температура обжига, °С	Средняя плотность, кг/м3	Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(м °С)
Прототип	700...1000	900...1500	0,353...0,670
1	800	425	0,088
2	800	418	0,064
3	800	409	0,086
Примечание. Теплопроводность прототипа рассчитана по эмпирической формуле В.Н.Некрасова

где - теплопроводность, (Вт/м °С); _m - средняя плотность материала, т/м³.