RU2464251C2

RU2464251C2 - Method for cellular construction material production

Info

Publication number: RU2464251C2
Application number: RU2010142891/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Павлович Мельников (RU); Владимир Павлович Мельников; Константин Сергеевич Иванов (RU); Константин Сергеевич Иванов
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт криосферы Земли Сибирского отделения РАН (ИКЗ СО РАН)
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-10-20
Also published as: RU2010142891A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: in the method to produce a cellular construction material, including mixing of silica-containing and alkaline components and water at the ratio of alkaline component content to content of a silica-containing component from 0.08 to 0.40 and ratio of total content of silica-containing and alkaline components to water content up to 5.3 to produce a homogeneous silicate mass, its drying and grinding, filling the mass into moulds and heating to swelling temperature in the range from 650 to 900°C with further cooldown to ambient temperature, the silicate mass after drying is ground to the particle size of 3.5-20 mm, and heating of the mass to swelling temperature is carried out at continuous temperature increase.

EFFECT: reduction of power inputs for production of a cellular construction material with preservation of its properties.

1 ex

Description

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для получения строительного материала.The invention relates to the field of construction and can be used to obtain building material.

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.A known method of obtaining a building material, comprising mixing a silica-containing component, an alkaline component and water to obtain a mixture in which the ratio of the content of the alkaline component to the silica-containing component is in the range from 0.08 to 0.40 and the ratio of the total content of silica-containing and alkaline components to water is in the range from 1.6 to 5.3 [V.N.Ivanenko. Building materials and products from siliceous rocks. - Kiev, Budivelnik, 1978, p. 36-37, 98-105]. Before mixing, the silica-containing component is partially dried and then ground to a basic fraction of less than 0.14 mm. The mixture of components is mixed to obtain a homogeneous mass, which is maintained for at least two hours to obtain a silicate mass. The mold is filled with mass and heated to a swelling temperature of 650-900 ° C, followed by cooling to ambient temperature.

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.The disadvantage of this method is the low quality of the material obtained: inhomogeneous porosity, insufficient density, compressive strength and thermal conductivity. A factor affecting the low quality of the material is that the silicate mass of high humidity is expanded, which leads to the bonding of the particles of the mass, the formation of voids, large and interconnected pores.

Наиболее близким по совокупности признаков и результату является способ получения строительного материала [патент РФ №2300506, МПК⁷С04В 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.The closest in combination of features and the result is a method of obtaining building material [RF patent No. 2300506, IPC ⁷ С04В 28/24, 111/20, 111/40, 2006]. The method includes mixing silica-containing and alkaline components and water with a ratio of alkaline component to silica-containing component content from 0.08 to 0.40 and a ratio of total silica-containing and alkaline component to water content up to 5.3 to obtain a homogeneous silicate mass. Dry the mass to a residual moisture content of less than 5% and grind it to a particle size of not more than 100 microns. The mass is filled into a mold and heated to 600 ° C with partial degassing, and then heated to a swelling temperature in the range from 650 to 900 ° C, followed by cooling with a gradual decrease in temperature to ambient temperature.

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.The main disadvantages of the method are associated with significant costs for grinding the dried mass to particles of not more than 100 μm and many hours of firing at a temperature of 600 ° C.

Технической задачей, стоящей перед изобретением, является снижение энергозатрат на получение ячеистого строительного материала при сохранении его свойств.The technical challenge facing the invention is to reduce energy consumption for obtaining cellular building material while maintaining its properties.

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.The problem is solved in that when obtaining a cellular building material, including mixing silica-containing and alkaline components and water with a ratio of alkaline component to silica-containing component from 0.08 to 0.40 and a ratio of total silica-containing and alkaline components to water content up to 5 , 3 to obtain a homogeneous silicate mass, drying and grinding it, filling in a mold mass and heating to a swelling temperature in the range from 650 to 900 ° C, followed by cooling After drying to ambient temperature, the silicate mass is dried to a particle size of 3.5–20 mm after drying, and the mass is heated to the expansion temperature with a constant increase in temperature without stopping to partial degassing.

Компоненты смеси и их соотношения берутся, как и в прототипе.The components of the mixture and their ratios are taken, as in the prototype.

Исходную смесь смешивают до получения гомогенной массы. В сушильной камере из массы удаляют физическую воду и получают практически безводную силикатную массу.The initial mixture is mixed until a homogeneous mass. In the drying chamber, physical water is removed from the mass and an almost anhydrous silicate mass is obtained.

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.The dry silicate mass is crushed to a particle size of 3.5-20 mm and various forms are filled with it to obtain building materials of various configurations. The silicate mass is heated to a swelling temperature (in the range from 650 to 900 ° C) with a constant increase in temperature.

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.The elimination of excessive crushing of the dried silicate mass and gradual heating with temporary exposure of the silicate mass in different temperature ranges can significantly reduce the energy and financial costs of obtaining building material.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит природного месторождения следующего химического состава, мас.%: SiO₂ (аморфный кремнезем) - 42,4; Аl₂О₃ - 7,7; Fe₂O₃ - 4,8; потери при прокаливании - 7,9.The diatomite of a natural deposit of the following chemical composition was taken as a silica-containing component, wt.%: SiO ₂ (amorphous silica) - 42.4; Al ₂ O ₃ - 7.7; Fe ₂ O ₃ - 4.8; loss on ignition - 7.9.

Отношение едкого натра к диатомиту составило 0,17. Отношение суммарного содержания диатомита и едкого натра к содержанию воды составило 4,4.The ratio of caustic soda to diatomite was 0.17. The ratio of the total content of diatomite and caustic soda to the water content was 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.In the drying chamber received a silicate mass with a residual moisture content of 5 wt.%. The dry silicate mass was crushed to the main fraction of 10-20 mm, 3.5-10 mm - the rest.

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.The mixture was poured into a metal mold with a lid without sealing at 2/3 of its height. Heating to 550 ° C was carried out at a speed of 15 ° C / min, heating to a swelling temperature of 775 ° C was carried out at a speed of 4 ° C / min, with holding at this temperature for 20 minutes. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to cool in a closed furnace to a temperature of 30 ° C (24 hours), after which it was removed from the mold.

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.The cooled block of the obtained building material was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is homogeneous, the porosity of the material is uniform, there are no voids, and the maximum pore size reaches 2 mm. The porosity of the material was 80%, density 410 kg / m ³ , thermal conductivity from 0.11 W / m ° C, compressive strength 80 kgf / cm ² .

Claims

A method of obtaining a cellular building material, comprising mixing silica-containing and alkaline components and water with a ratio of alkaline component to silica-containing component content from 0.08 to 0.40 and a ratio of total silica-containing and alkaline component to water content up to 5.3 to obtain a homogeneous silicate mass, its drying and grinding, filling the mass of the form and heating to a temperature of expansion in the range from 650 to 900 ° C, followed by cooling to ambient temperature food, characterized in that the silicate mass after drying is crushed to a particle size of 3.5-20 mm, and heating the mass to a temperature of expansion is carried out with a constant increase in temperature.