Способ производства материала "кремнепласт"

Патент 2203244

Авторы

Реферат

Изобретение относится к строительному производству из кремнистых пород с высоким содержанием аморфного диоксида кремния. В способе получения материала, включающем измельчение кремнеземистого сырья, перемешивание его с концентрированным раствором щелочи, нагревание смеси до образования густой гомогенной массы с выдерживанием, дальнейшее ее охлаждение до перехода в хрупкое состояние, перед перемешиванием кремнеземистое сырье и концентрированный раствор щелочи нагревают до 25-30^oС, после перемешивания полученную массу выдерживают в течение 1-2 ч при 20-25^oС, нагревание смеси ведут до 80-90^oС, выдерживание - в течение не менее 1 ч при этой температуре. Причем нагрев до 80-90^oС осуществляют в течение 3 ч по 20^oС в час, в качестве кремнеземистого сырья используют природное сырье, содержащее аморфный диоксид кремния - диатомит, трепел или опоку, перемешивают при соотношении, вес.%: кремнеземистое сырье 70-80, концентрированный раствор щелочи 20-30, в качестве щелочи используют NaOH или KOH, концентрация раствора 42-46%. Результатом является повышение качества материала, снижение энергозатрат при его производстве. 5 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству строительных материалов из кремнеземистых пород с высоким содержанием аморфного диоксида кремния. Материал является основой в производстве строительных материалов и компонентов для изготовления утеплителей, заполнителей легких бетонов, в растворах сухих строительных смесей, а также для конструктивных и конструктивно-теплоизоляционных элементов, применяемых в современных зданиях и сооружениях, а также в виде огнеупорной краски, клеев и т.д.

Известен способ производства материала (Эйне И.А., Хвастухин Ю.И. Кремнезит - новый энерго- и ресурсосберегающий строительный материал. Экология и ресурсосбережение. 2000, 5, с.13-18). В качестве исходного материала используют концентрированный раствор 42-46% щелочи NaOH и трепел-породу с высоким содержанием аморфного кремнезема (опала). Сырьевую смесь интенсивно перемешивают при 80-90^oС. В результате взаимодействия аморфного кремнезема со щелочью при остывании образуется продукт в виде монолитной гомогенной массы оливкового цвета плотностью 1450-1700 кг/м³ и влажностью 35-38%.

Однако процесс получения гомогенной массы неуправляем, что ведет к низкому качеству полученного материала.

Прототипом изобретения является способ получения материала, включающий измельчение кремнеземистого сырья, перемешивание его с концентрированным 40%-ным раствором щелочи, нагревание при перемешивании при 75-90^oС в течение 40-60 мин, охлаждение до перехода в хрупкое состояние, дробление хрупкой массы перед вспучиванием для получения заготовок ( заявка РСТ 97/33843, С 04 В 28/26, 18.09.1997).

Задачей изобретения является повышение качества материала, снижение энергозатрат при его производстве за счет проведения процесса в управляемом режиме.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения материала, включающем измельчение кремнеземистого сырья, перемешивание его с концентрированным раствором щелочи, нагревание смеси до образования густой гомогенной массы с выдерживанием, дальнейшее ее охлаждением до перехода в хрупкое состояние, согласно изобретению перед перемешиванием кремнеземистое сырье и концентрированный раствор щелочи нагревают до температуры 25-30^oС, после перемешивания полученную массу выдерживают в течение 1-2 ч при 20-25^oС, нагревание смеси ведут до температуры 80-90^oС , выдерживание - в течение не менее 1 часа при этой температуре. Желательно нагрев гомогенной массы до 80-90^oС осуществлять в течение 3 ч по 20^oС в час. Преимущественно в качестве кремнеземистого сырья использовать природное сырье, содержащее аморфный диоксид кремния - диатомит, трепел или опоку. Кроме того, кремнеземистое сырье и концентрированный раствор щелочи перемешивают при следующем соотношении компонентов, вес.%: кремнеземистое сырье - 70-80; концентрированный раствор щелочи - 20-30. При этом в качестве щелочи используют NаОН или КОН с концентрацией раствора 42-46%.

Нагрев кремнеземистого сырья и концентрированного раствора щелочи NaОН или КОН до 25-30^oС позволяет ускорить процесс растворения кремнеземистого сырья в щелочи, дает как бы начальный толчок экзотермической реакции. При снижении начальной температуры ниже 25^oС процесс растворения затянется, а повышение температуры выше 30^oС - может привести экзотермический процесс к неуправляемой реакции, что недопустимо во избежании образования "козла" в смесителе. На проведение управляемого процесса растворения влияет также и выдержка сырьевой массы в течение 1-2 ч. Снижение времени выдержки не ведет к желаемому результату, а увеличение выдержки свыше 2 ч - нецелесообразно. Постепенный нагрев гомогенной массы в течение 3 ч до 80-90^oС с последующим выдерживанием ее в течение 1 ч существенно влияет на качество материала, делая его более равномерным по массе, и исключает образование трещин при охлаждении материала.

За счет того, что процесс перехода гомогенной массы в хрупкое состояние регулируется температурным и временным режимами, материал "Кремнепласт" получают со стабильными качественными характеристиками при минимальных энергетических затратах.

Способ получения материала "Кремнепласт" иллюстрируется на следующем примере.

В качестве кремнеземистого сырья брали природное сырье диатомит Инзинского месторождения.

Для получения опытного образца брали 200 г диатомита и 90 г концентрированной 42%-ной щелочи NaОН. Диатомит измельчали до дисперсного состояния. После чего NaОН и диатомит нагревали до 25^oС и интенсивно перемешивали до образования густой массы. Контроль за реакцией растворения вели по температуре и по частичному просветлению массы с появлением блеска.

Полученную густую массу выгружали в формочку и выдерживали при 25^oС в течение 25 ч до полного завершения реакции.

Образцы помещали в сушильную камеру, в которой повышали температуру в течение 3 ч (по 20^oС в час) до 85^oС, и выдерживали при этой температуре в течение 1 ч. После чего образцы постепенно, в течение 3 ч, остывали до температуры окружающей среды. Полученный материал "Кремнепласт" имел гомогенную однородную структуру плотностью 1400-1700 кг/м³, влажностью 30-35, хрупкого состояния с температурой плавления 120-260^oС.

Заявляемый способ апробирован в лабораторных условиях и может быть также применен на существующих предприятиях, которые производят аналогичные кремнеземистые материалы. Способ доступен, прост и экономичен.

Формула изобретения

1. Способ получения материала, включающий измельчение кремнеземистого сырья, перемешивание его с концентрированным раствором щелочи, нагревание смеси до образования густой гомогенной массы с выдерживанием, дальнейшее ее охлаждение до перехода в хрупкое состояние, отличающийся тем, что перед перемешиванием кремнеземистое сырье и концентрированный раствор щелочи нагревают до 25-30^oС, после перемешивания полученную массу выдерживают в течение 1-2 ч при 20-25^oС, нагревание смеси ведут до 80-90^oС, выдерживание - в течение не менее 1 ч при этой температуре.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагревание до 80-90^oС осуществляют в течение 3 ч по 20^oС в час.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнеземистого сырья используют природное сырье, содержащее аморфный диоксид кремния - диатомит, трепел или опоку.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кремнеземистое сырье и концентрированный раствор щелочи перемешивают при следующем соотношении компонентов, вес.%: Кремнеземистое сырье - 70 - 80 Концентрированный раствор щелочи - 20 - 30 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют раствор NаОН или КОН.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что концентрация раствора щелочи соответствует 42-46%.