Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала

Патент 2177921

Авторы

Реферат

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве гранулированного теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов и других изделий. Технический результат - сокращение длительности технологического процесса производства гранулированного теплоизоляционного материала и снижение его насыпной плотности. Указанный технический результат достигается тем, что готовят высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 4-7, гранулируют и термообрабатывают сырцовые гранулы, причем высокомодульное жидкое стекло получают гидротермальной обработкой при 68-73^oС и атмосферном давлении в течение 5-10 мин суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния состава: 83-93 мас. % SiO₂ и 6-16 мас. % углеродистых примесей - графит (С) и карборунд (SiC) в щелочном растворе гидроксида натрия при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т= 0,94-1,008, а термообработку сырцовых гранул проводят при 350-400^oС в течение 20-30 мин. 2 табл.

Известна сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из жидкого стекла - стеклопора [Горлов Ю. П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. М. : Высшая школа, 1989. -384с. ] . Сырьевая смесь включает следующие компоненты: 93-95% жидкого стекла плотностью 1,4-1,45 г/см³, 7-5% тонкодисперсного наполнителя с удельной поверхностью 2000-3000 см²/г (например, золы ТЭС) и 0,5-1% гидрофобизующей добавки - кремнийорганической жидкости (например, ГКЖ-10). Способ изготовления стеклопора заключается в следующем: сырьевая смесь, перемешанная до однородного состояния, подается в капельном виде в раствор хлористого кальция с температурой 22-30^oС и выдерживается в течение 40 мин для формирования гранул. Полученные сырцовые гранулы подсушиваются при 85-90^o С в течение 10-20 мин и затем вспучиваются при 350-500^oС в течение 1-3 мин.

Недостатком известной сырьевой смеси и способа получения является низкая прочность и водостойкость полученного материала, сложность и длительность технологического процесса его изготовления, а также применение раствора хлористого кальция, вызывающего коррозию используемого оборудования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2128633, 1999] . Способ получения теплоизоляционного материала включает приготовление сырьевой смеси из жидкого стекла 82-89,3 мас. %, наполнителя микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния - 8,93-16,4 мас. % и натриевой соли неорганической кислоты - бикарбоната натрия - 1,6-1,77 мас. %, гранулирование полученной смеси и последующую ее термообработку при 100^oС в течение 1 ч и затем при 250^oС в течение 1 ч.

Недостатками способа являются длительность технологического процесса получения гранулированного материала, достаточно сложный (2-ступенчатый) режим термообработки сырцовых гранул, а также относительно высокое значение насыпной плотности теплоизоляционного материала.

Задачами, решаемыми предлагаемым изобретением, является упрощение технологического процесса производства гранулированного теплоизоляционного материала и улучшение его качества.

Технический результат - сокращение длительности технологического процесса производства гранулированного теплоизоляционного материала и снижение его насыпной плотности.

Указанный технический результат достигается тем, что готовят высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем 4-7, гранулируют и термообрабатывают сырцовые гранулы, причем высокомодульное жидкое стекло получают гидротермальной обработкой при 68-73^oС и атмосферном давлении в течение 5-10 мин суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния в щелочном растворе гидроксида натрия при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т= 0,94-1,008, а термообработку сырцовых гранул проводят при 350-400^oС в течение 20-30 мин.

В качестве щелочного компонента используют натр едкий технический.

В качестве кремнеземсодержащего аморфного вещества применяют микрокремнезем - отход производства кристаллического кремния с размером частиц (0,01-0,1)10^-6 м следующего химического состава: 83-93 мас. % SiO₂ и 6-16 мас. % углеродистых примесей (графит (С) и карборунд (SiC).

Гранулированный теплоизоляционный материал готовят следующим образом: микро кремнезем, раствор гидроксида натрия и воду, отдозированные в заданных соотношениях в емкость (реактор), перемешивают в течение 0,5-1 мин до образования суспензии. Реактор должен быть снабжен механической мешалкой и электрообогревном (или глухим паропроводом). Содержимое реактора нагревают до 68-73^oС и отключают от сети (или прекращают подачу пара). За счет экзотермии протекающих химических реакций, температура суспензии повышается до 95-98^oС. Время варки жидкого стекла при атмосферном давлении составляет 5-10 мин. Далее полученное высокомодульное жидкое стекло гранулируют на грануляторе и сырцовые гранулы подвергают термообработке при 350-400^oС в течение 20-30 мин.

В табл. 1 приведены физико-механические показатели предлагаемого и известного материалов. Содержание компонентов при испытаниях: микрокремнезем - 660 г, что соответствует 600 г SiO₂, 243 г раствора едкого натра, что соответствует 120 г NaО и 610,2 г воды (Ж/Т= 0,94), а также микрокремнезем - 660г, едкий натр - 243г и вода - 663,24г (Ж/Т= 1,008).

В таблице 2 приведены сравнительные характеристики предлагаемого и известного способов.

Как видно из представленных данных, предлагаемый способ позволяет уменьшить длительность технологического процесса производства гранулированного теплоизоляционного материала: снижается общее количество технологических операций (с 5 до 3) и в 4-6 раз уменьшается время термообработки сырцовых гранул. При этом на 30-40% снижается насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала. Кроме того, использование многотоннажного отхода производства, микрокремнезема, будет способствовать улучшению экологической ситуации в регионе.

Формула изобретения

Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала, включающий приготовление жидкого стекла гидротермальной обработкой суспензии микрокремнезема в растворе гидроксида натрия при атмосферном давлении, грануляцию и термообработку сырцовых гранул, отличающийся тем, что в качестве микрокремнезема используют отход производства кристаллического кремния аморфной структуры с размером частиц (0,01-0,1)10^-6 м следующего химического состава: 83-93 мас. % SiO₂ и 6-16 мас. % углеродистых примесей - графит (С) и карборунд (SiC), соотношение жидкой и твердой фаз в суспензии Ж/Т= 0,94-1,008, гидротермальную обработку суспензии осуществляют 68-73^oC в течение 5-10 мин с получением высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 4-7, а термообработку сырцовых гранул проводят при 350-400^oC в течение 20-30 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2