сырьевая смесь и способ изготовления керамических материалов высокопористой структуры

Формула изобретения

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

Зола-унос	56,30-58,20
Микрокремнезем	8,06-8,31
Алюминиевая пудра	0,40-0,42
Моющее средство "Тайга"	0,40-0,42
Карбоксиметилцеллюлоза натрия	0,81-0,98
Хлористый кальций	0,17-0,19
Вода	32,20-33,54

2. Способ изготовления керамических материалов высокопористой структуры из сырьевой смеси, включающий приготовление смеси, формование, сушку при температуре 100°С и обжиг при температуре 900°С, отличающийся тем, что приготавливают смесь по п.1 и после формования дополнительно осуществляют вибровспучивание.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к производству керамических материалов ячеистой структуры и может быть использовано для изготовления легковесных изделий строительных конструкций.

Известны сырьевые смеси, включающие диатомит, опилки и т.п. Наиболее близким аналогом является сырьевая смесь, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент и выгорающие добавки (порообразователи) [заявка ФРГ №3207623, опубл. 29.09.1983, кл. С 04 В 21/00].

Недостатком указанной смеси является необходимость использования локально залегающего или дорогостоящего (цеолит, диатомит, полистирол и др.) сырья, высокая средняя плотность материала.

Технический результат - снижение средней плотности материала, расширение сырьевой базы.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления керамических материалов высокопористой структуры, включающая золу-унос, кремнеземистый компонент, порообразователь и воду, дополнительно содержит хлористый кальций, в качестве кремнеземистого компонента - микрокремнезем с удельной поверхностью более 25 тыс. см²/г и содержанием аморфного SiO ₂ 90-95%, в качестве порообразователя - алюминиевую пудру, моющее средство "Тайга" и карбоксиметилцеллюлозу натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Зола-унос	56,30-58,20
Микрокремнезем	8,06-8,31
Алюминиевая пудра	0,40-0,42
Моющее средство "Тайга"	0,40-0,42
Карбоксиметилцеллюлоза натрия	0,81-0,98
Хлористый кальций	0,17-0,19
Вода	32,20-33,54

Микрокремнезем производства кристаллического кремния является дисперсным отходом, характеризующимся малым размером частиц (0,1...3 мкм) и, как следствие, высокой удельной поверхностью (более 250 тыс. см²/г). Микрокремнезем осаждается в электрофильтрах газоочистки плавильных печей производства кристаллического кремния. Химический состав микрокремнезема (в мас.%): SiO₂-90...95; Al₂О₃ - до 0,8; Fe₂О₃ - до 0,8; СаО-1,6; MgO - до 1,2; SiC - до 5; С_общ - до 9; K⁺ - 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; Al₂O₃ 4...11; Fe₂О ₃ 6...16; СаО 20...46; MgO 3...6; К₂О 0,2...1,5; Na₂О 0,2...0,6; SO₃ 0,9...9; СаО_св 3...13; горючих примесей - не более 2...2.5.

Моющее средства "Тайга" (МС "Тайга") является побочным продуктом сульфатной обработки древесины, производимым "Братсккомплексхолдингом" г. Братска [ТУ 13-4302007-032-92].

Моющее средство получают путем переработки и очистки сырого сульфатного мыла - промежуточного продукта сульфатно-целлюлозного производства.

Химический состав моющего средства "Тайга", мас.%:

Кислоты жирные талловые омыленные	98,6
Формалин (консервант)	0,2
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы или
метилцеллюлозы (антиресорбент)	0,5
Отдушка для мыла и моющих средств	0,7

Введение моющего средства "Тайга" способствует вовлечению воздуха в сырьевую смесь за счет поверхностно-активных свойств добавки и интенсифицирует газовыделение при обжиге вследствие выгорания органики.

Высокая общая и развитая закрытая пористость материала обуславливает низкую теплопроводность изделий.

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

Недостатками указанного способа являются высокая теплопроводность материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления керамических материалов высокопористой структуры, включающем приготовление смеси, формование, сушку при 100°С и обжиг при 900°С, приготавливают смесь по п.1 и при формовании дополнительно осуществляют вибровспучивание.

Пример:

Процесс приготовления сырьевой смеси включает следующие операции. Сухие компоненты дозируют, тщательно перемешивают. В воду затворения вводят хлористый кальций и предварительно замоченную в воде карбоксиметилцеллюлозу натрия. Смесь перемешивают в быстроходном смесителе в течение 4-5 минут. В полученную массу вводят суспензию алюминиевой пудры в водном растворе моющего средства "Тайга", после чего смесь перемешивается в течение 1 минуты. Смесь укладывают в хорошо смазанную и герметично собранную форму, которую устанавливают на вибростол и подвергают вибрации, в процессе которой происходит тиксотропное разжижение смеси и взаимодействие алюминиевой пудры с Са(ОН)₂, находящимся в золе-уносы. Образцы выдерживаются в формах в течение суток, затем срезается "горбушка", распалубливаются и высушиваются до постоянной массы при температуре 100°С, обжиг производится при температуре 900°С.

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

Таблица 1.
Компоненты	Количество, мас.%
	1	2	3
Зола-унос	58,20	56,30	57,9
Микрокремнезем	8,31	8,21	8,06
Алюминиевая пудра	0,40	0,41	0,42
Моющее средство "Тайга"	0,40	0,38	0,42
Карбоксиметилцеллюлоза натрия	0,89	0,98	0,81
Хлористый кальций	0,17	0,18	0,19
Вода	31,63	33,54	32,20

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	900	425	0,088
2	900	418	0,064
3	900	409	0,086
Примечание. Теплопроводность прототипа рассчитана по эмпирической формуле В.Н.Некрасова

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