RU2530035C1 - Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material - Google Patents
Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530035C1 RU2530035C1 RU2013135109/03A RU2013135109A RU2530035C1 RU 2530035 C1 RU2530035 C1 RU 2530035C1 RU 2013135109/03 A RU2013135109/03 A RU 2013135109/03A RU 2013135109 A RU2013135109 A RU 2013135109A RU 2530035 C1 RU2530035 C1 RU 2530035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carried out
- mixture
- silica
- speed
- containing component
- Prior art date
Links
- 239000004566 building material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 112
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 111
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 85
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 51
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 51
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 37
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 33
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 20
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010458 rotten stone Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 2
- 101100208721 Mus musculus Usp5 gene Proteins 0.000 claims 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 241000556204 Huso dauricus Species 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- -1 or flask Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а более конкретно к способам получения вспученного керамического теплоизоляционного материала из широко распространенного и доступного сырья, содержащего активный кремнезем. Легковесный строительный материал может использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленных установок, для изготовления как крупноразмерных изделий, таких как блоки, в том числе фундаментные, плиты, панели и т.п., так и мелкоразмерных, вплоть до насыпных типа керамзит.The invention relates to the building materials industry, and more particularly to methods for producing expanded ceramic heat-insulating material from widespread and available raw materials containing active silica. Lightweight building material can be used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, for the manufacture of both large-sized products, such as blocks, including foundations, plates, panels, etc., as well as small ones, up to bulk expanded clay type .
Из уровня техники известен способ получения легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала, включающий смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента, гомогенизацию сырьевой смеси, предварительный обжиг гранулированной сырьевой смеси, помол обожженных гранул и обжиг размолотого порошка в металлических формах, характеризующийся тем, что предварительно осуществляют обработку кремнеземсодержащего компонента на камневыделительных вальцах для удаления труднодробимых включений, в качестве кремнеземсодержащего компонента используют диатомит или трепел и/или опоку, содержащие активный кремнезем, а в качестве щелочного компонента - смесь каустической соды и кальцинированной соды в соотношении 0,5-0,8/1, предварительный обжиг гранулированной сырьевой смеси осуществляют при температуре 500-600°C во вращающейся печи, см. пат. RU №2442762, кл. C04B 38/08, опубликован 20.02.2012 г. Достоинства способа заключаются в его технологической доступности и повышенной энергоэффективности. Недостатком способа является необоснованно усложненный и затратный процесс предварительного обжига гранулированной сырьевой смеси и последующий помол обожженных гранул в порошок.The prior art method for producing a lightweight ceramic heat-insulating and heat-insulating structural building material, comprising mixing a siliceous component and an alkaline component, homogenizing the raw material mixture, pre-firing the granular raw material mixture, grinding the fired granules and firing the milled powder in metal forms, characterized in that process the silica-containing component on stone extraction rollers to remove tr of crushed inclusions, diatomite or tripoli and / or flask containing active silica are used as a silica-containing component, and a mixture of caustic soda and soda ash in a ratio of 0.5-0.8 / 1 is used as an alkaline component, preliminary firing of the granular raw material mixture is carried out at a temperature of 500-600 ° C in a rotary kiln, see US Pat. RU No. 2442762, class C04B 38/08, published 02/20/2012. The advantages of the method are its technological availability and increased energy efficiency. The disadvantage of this method is the unreasonably complicated and costly process of pre-firing the granular raw mixture and subsequent grinding of the fired granules into powder.
Известен способ получения строительного материала, включающий смешение кремнеземсодержащего компонента, щелочного компонента и воды с получением гомогенной силикатной массы, которую подвергают перед заполнением формы температурному воздействию до остаточной влажности менее 5 мас.%, измельчению до размера частиц не более 80-100 мкм, после заполнения силикатной массой формы нагревают до температуры вспучивания силикатной массы, охлаждают и вынимают готовые изделия, см. пат. RU №2300506, кл. C04B 28/24, опубликован 10.06.2007 г. Строительный материал согласно способу производят на основе доступных широко распространенных кремнистых пород, и он обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками. Недостатком известного способа является отсутствие стадии гранулирования силикатной массы. Кроме того, силикатная масса указанной рецептуры представляет собой вязкую массу, которая налипает на смеситель, а высокое содержание в ней влаги (до 55,5%) требует высоких затрат на высушивание до остаточной влажности менее 5 мас.%. Дробление высушенной до 5%-ной влажности силикатной массы и последующее измельчение до размера частиц не более 80-100 мкм неизбежно сопряжено с повышенной запыленностью производственных помещений щелочесодержащими частицами. Таким образом, известный способ является лабораторным и практически неосуществим в условиях реального производства на существующем в настоящее время технологическом оборудовании.A known method of obtaining a building material, comprising mixing a silica-containing component, an alkaline component and water to obtain a homogeneous silicate mass, which is subjected to temperature treatment before filling the form to a residual moisture content of less than 5 wt.%, Grinding to a particle size of not more than 80-100 microns, after filling the silicate mass of the mold is heated to a temperature of expansion of the silicate mass, cooled and take out the finished product, see US Pat. RU No. 2300506, class C04B 28/24, published June 10, 2007. The building material according to the method is made on the basis of widely available siliceous rocks, and it has improved performance characteristics. The disadvantage of this method is the lack of granulation of the silicate mass. In addition, the silicate mass of this formulation is a viscous mass that adheres to the mixer, and a high moisture content (up to 55.5%) requires high drying costs to a residual moisture content of less than 5 wt.%. Crushing of the silicate mass dried up to 5% moisture and subsequent grinding to a particle size of not more than 80-100 microns is inevitably associated with increased dustiness of the production facilities with alkali-containing particles. Thus, the known method is laboratory and practically impracticable in conditions of real production on the currently existing technological equipment.
Известен способ получения легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала, включающий смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента, гомогенизацию сырьевой смеси, предварительный обжиг гранулированной сырьевой смеси, помол обожженных гранул и обжиг размолотого порошка в металлических формах, согласно которому предварительно осуществляют обработку кремнеземсодержащего компонента на камневыделительных вальцах для удаления труднодробимых включений и активации кремнезема, в устройстве сушки для достижения влажности 18-24% и в устройстве измельчения для достижения максимальной крупности частиц 3 мм, в качестве кремнеземсодержащего компонента используют диатомит или трепел и/или опоку, содержащие активный кремнезем, смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента осуществляют в смесителе периодического действия с обеспечением содержания массовой доли в сухой сырьевой смеси каустической соды 6-12% и кальцинированной соды 6-10%, гомогенизацию сырьевой смеси осуществляют путем обработки в шнековом прессе с фильтрующей решеткой с размером ячеек 10-25 мм, обжиг размолотого порошка осуществляют в металлических формах в печи путем подъема температуры до 650°C со скоростью 100-120°C/ч, а до максимальной 680-800°C - со скоростью 15-25°C/ч с последующей изотермической выдержкой при максимальной температуре в течение 1-3 ч, охлаждение от максимальной температуры до 600°C осуществляют со скоростью 30-50°C/ч и от 600 до 50°C со скоростью 50-60°C/ч, см. пат. RU №2473516, кл. C04B 38/00, №2473516, опубликован 27.01.2013 г. Изобретение характеризуется возможностью производства теплоизоляционного материала с повышенными прочностными характеристиками в готовых изделиях на существующем в настоящее время технологическом оборудовании.A known method of producing a lightweight ceramic heat-insulating and heat-insulating structural building material, comprising mixing a silica-containing component and an alkaline component, homogenizing the raw material mixture, pre-firing the granular raw material mixture, grinding the fired granules and firing the milled powder in metal forms, according to which the silica-containing component is preliminarily processed stone extraction rollers to remove impractical inclusions and a of silica activation, in the drying device to achieve a moisture content of 18-24% and in the grinding device to achieve a maximum particle size of 3 mm, diatomite or tripoli and / or flask containing active silica are used as the silica-containing component, the silica-containing component and the alkaline component are mixed in a batch mixer with ensuring the content of the mass fraction in the dry raw mix of caustic soda 6-12% and soda ash 6-10%, homogenization of the raw mix is carried out by we process in a screw press with a filter grate with a mesh size of 10-25 mm, the grinding of ground powder is carried out in metal forms in the furnace by raising the temperature to 650 ° C at a speed of 100-120 ° C / h, and to a maximum of 680-800 ° C - at a speed of 15-25 ° C / h followed by isothermal exposure at a maximum temperature for 1-3 hours, cooling from a maximum temperature to 600 ° C is carried out at a speed of 30-50 ° C / h and from 600 to 50 ° C with speed of 50-60 ° C / h, see US Pat. RU No. 2473516, class C04B 38/00, No. 2473516, published January 27, 2013. The invention is characterized by the possibility of producing heat-insulating material with increased strength characteristics in finished products using currently existing technological equipment.
Недостатками известного способа являются необоснованно длительный и энергозатратный процесс предварительного обжига гранулированной сырьевой смеси при температуре 550-650°C, последующее обратное увлажнение предварительного обожженных гранулы до влажности 5-7% и помол гранул в порошок с максимальным размером частиц менее 0,1 мм. Использование в качестве щелочного компонента смеси 46%-ного водного раствора каустической соды и водного раствора кальцинированной соды также увеличивает энергозатраты и длительность процесса предварительного обжига. Следует отметить, что в процессе предварительного обжига при температуре 650°C из гранул удаляется вся физическая вода и происходит дегидратация основных гидроксидов, входящих в состав силикатной массы, т.е. завершается процесс вспучивания за счет парообразования. Полное удаления воды из гранул в процессе предварительного обжига, мало того что является энергоемким, но еще и бесполезным, поскольку вспученные гранулы потом все равно размалывают в порошок, т.е. пористый материал опять превращают в силикатную массу тонкого помола. Помол гранул в порошок с максимальным размером частиц менее 0,1 мм сам по себе является энергоемким длительным и экологически напряженным. Кроме того, увлажнение до 5-7% гранул перед помолом увеличивает время последующего обжига в формах.The disadvantages of this method are the unreasonably long and energy-intensive process of pre-firing the granular raw mix at a temperature of 550-650 ° C, subsequent re-wetting of the pre-fired granules to a moisture content of 5-7% and grinding the granules into a powder with a maximum particle size of less than 0.1 mm The use of a 46% aqueous solution of caustic soda and an aqueous solution of soda ash as an alkaline component also increases the energy consumption and duration of the preliminary firing process. It should be noted that during the preliminary firing at a temperature of 650 ° C, all physical water is removed from the granules and the main hydroxides that are part of the silicate mass are dehydrated, i.e. the process of expansion due to vaporization is completed. The complete removal of water from the granules during the preliminary firing process is not only energy-intensive, but also useless, since the expanded granules are then milled into powder, i.e. the porous material is again converted into a silicate mass of fine grinding. Grinding granules into a powder with a maximum particle size of less than 0.1 mm is itself energy-intensive, long-term and environmentally stressful. In addition, moistening up to 5-7% of the granules before grinding increases the time of subsequent firing in the molds.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, который выражается в снижении степени дробления гранулированной сырьевой смеси за счет ее частичного высушивания при сохранении качества готового материала. В конечном итоге указанный технический результат позволяет существенно снизить энергозатраты при дроблении гранулированной сырьевой смеси, предшествующей ее термообработке, а также улучшить снитарно-гигиенические условия производства. В разработанном способе сохранены основные положительные свойства известных технических решений, наиболее важным из которых является использование для производства легковесного керамического теплоизоляционного строительного материала доступных широко распространенных кремнистых пород.The present invention is aimed at achieving a technical result, which is expressed in reducing the degree of crushing of the granular raw mix due to its partial drying while maintaining the quality of the finished material. Ultimately, the specified technical result can significantly reduce energy consumption during crushing of the granular raw material mixture prior to its heat treatment, as well as improve the unitary-hygienic conditions of production. In the developed method, the main positive properties of the known technical solutions are preserved, the most important of which is the use of widely available siliceous rocks for the production of lightweight ceramic heat-insulating building material.
Указанный технический результат достигается тем, что способ производства легковесного керамического теплоизоляционного строительного материала включает смешение предварительно обработанного кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента, гомогенизацию сырьевой смеси, сушку гранулированной сырьевой смеси, дробление высушенных гранул и обжиг в металлических формах. Согласно способу предварительную обработку кремнеземсодержащего компонента осуществляют на камневыделительных вальцах для удаления труднодробимых включений и активации кремнезема, в устройстве сушки для достижения влажности 19-25% и в устройстве измельчения для достижения максимальной крупности частиц 1 мм. В качестве кремнеземсодержащего компонента используют диатомит или трепел и/или опоку, содержащие активный кремнезем, а в качестве щелочного компонента - смесь каустической соды и кальцинированной соды в соотношении 0,5-0,8/1. Смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента осуществляют в смесителе периодического действия с обеспечением содержания массовой доли в сухой сырьевой смеси каустической соды 6-14% и кальцинированной соды 6-15%. Гомогенизацию сырьевой смеси осуществляют путем обработки в шнековом прессе с фильтрующей решеткой с размером ячеек 8-25 мм, сушку гранулированной сырьевой смеси проводят в сушильном барабане до достижения влажности 5-7%, дробление высушенных гранул осуществляют до достижения максимальной крупности частиц 3 мм. Обжиг силикатной смеси, полученной в результате дробления, осуществляют в металлических формах в печи путем подъема температуры до 650°C со скоростью 100-120°C/час, а до максимальной 680-800°C - со скоростью 15-25°C/час с последующей изотермической выдержкой при максимальной температуре в течение 1-3 часов, охлаждение от максимальной температуры до 600°C осуществляют со скоростью 30-50°C /час и от 600 до 50°C - со скоростью 50-60°C /час.The specified technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a lightweight ceramic heat-insulating building material involves mixing a pre-processed silica-containing component and an alkaline component, homogenizing the raw material mixture, drying the granular raw material mixture, crushing the dried granules and firing in metal forms. According to the method, the pretreatment of the silica-containing component is carried out on stone extraction rollers to remove impractical inclusions and activation of silica, in a drying device to achieve a moisture content of 19-25% and in a grinding device to achieve a maximum particle size of 1 mm. As a silica-containing component, diatomite or tripoli and / or flask containing active silica are used, and a mixture of caustic soda and soda ash in a ratio of 0.5-0.8 / 1 is used as an alkaline component. The mixture of the silica-containing component and the alkaline component is carried out in a batch mixer to ensure the content of the mass fraction in the dry raw mix of caustic soda 6-14% and soda ash 6-15%. The homogenization of the raw material mixture is carried out by processing in a screw press with a filter grate with a mesh size of 8-25 mm, the granulated raw material mixture is dried in a drying drum until a moisture content of 5-7% is reached, crushing of the dried granules is carried out until a maximum particle size of 3 mm is reached. The firing of the silicate mixture obtained by crushing is carried out in metal forms in the furnace by raising the temperature to 650 ° C at a speed of 100-120 ° C / h, and to a maximum of 680-800 ° C at a speed of 15-25 ° C / h followed by isothermal exposure at a maximum temperature for 1-3 hours, cooling from a maximum temperature to 600 ° C is carried out at a speed of 30-50 ° C / hour and from 600 to 50 ° C at a speed of 50-60 ° C / hour.
Оптимальным с точки зрения достижения указанного технического результата является смешение кремнеземсодержащего компонента, и щелочного компонента при котором каустическую соду вводят в виде 46% раствора. Предпочтительно проводить сушку гранулированной сырьевой смеси при температуре 80-250°C. Целесообразно осуществление дробления высушенных гранул в стержневом смесителе или шаровой мельнице, а обжиг силикатной смеси - в туннельной печи или печи периодического действия.The optimal from the point of view of achieving the specified technical result is the mixing of a silica-containing component, and an alkaline component in which caustic soda is introduced in the form of a 46% solution. It is preferable to dry the granular feed mixture at a temperature of 80-250 ° C. It is advisable to crush the dried granules in a rod mixer or ball mill, and firing the silicate mixture in a tunnel or batch furnace.
Техническое решение, характеризующееся описанной совокупностью существенных признаков, является новым, промышленно применимым и обладает изобретательским уровнем.The technical solution, characterized by the described set of essential features, is new, industrially applicable and has an inventive step.
Разработанный способ является результатом дальнейшего последовательного творческого совершенствования технологии и режимов производства легковесного керамического теплоизоляционного строительного материала на основе существующего технологического оборудования и сырьевой базы с учетом повышенных снитарно-гигиенических и экологических требований, необходимого качества и себестоимости продукции.The developed method is the result of further consistent creative improvement of the technology and production modes of lightweight ceramic heat-insulating building material based on existing technological equipment and raw materials, taking into account increased unitary-hygienic and environmental requirements, the required quality and cost of production.
В основу разработанного способа автором положен принцип синергетического эффекта вспучивания силикатной массы при ее обжиге. В процессе сушки гранулированной сырьевой смеси из нее удаляют физическую воду, но не всю. Оставшаяся влага 5-7% является достаточной для предотвращения пыления при дроблении, а в последствии при обжиге участвует в процессе вспучивания в виде водяного пара. Поскольку гранулированная сырьевая смесь в процессе сушки и последующего дробления не подвергается значительному температурному воздействию, в ней сохраняется не только физическая вода, а также и вся химически связанная вода (гидроксиды железа, алюминия, кремния). При обжиге силикатной смеси происходит ее дегидратация, химически связанная вода превращается в пар, который обеспечивает образование пор в керамике, ее вспучивание. Важнейшим фактором вспучивания силикатной смеси является газообразование в ней, происходящее при обжиге. Природные сырьевые материалы, такие как трепел, диатомит или опока, содержат активный кремнезем, обладающий способностью выделения газообразных продуктов при обжиге в диапазоне температур 680-800°C. И наконец, за счет разложения кальцинированной соды (Na2CO3) в присутствии каустической соды (NaOH) при обжиге силикатной смеси в ней выделяется углекислый газ (CO2), способствуя вспучиванию. При этом каустическая сода (NaOH) выступает в роли катализатора плавления и разложения кальцинированной соды (Na2CO3).The author of the developed method is based on the principle of the synergistic effect of the expansion of silicate mass during its roasting. In the process of drying the granular raw mix, physical water is removed from it, but not all. The remaining moisture of 5-7% is sufficient to prevent dusting during crushing, and subsequently during firing it participates in the process of expansion in the form of water vapor. Since the granular raw material mixture during drying and subsequent crushing is not subjected to significant temperature effects, it stores not only physical water, but also all chemically bound water (hydroxides of iron, aluminum, silicon). When firing a silicate mixture, its dehydration occurs, chemically bound water turns into steam, which ensures the formation of pores in the ceramic, its expansion. The most important factor in the expansion of the silicate mixture is the gas formation in it that occurs during firing. Natural raw materials, such as tripoli, diatomite or flask, contain active silica with the ability to release gaseous products during firing in the temperature range 680-800 ° C. And finally, due to the decomposition of soda ash (Na 2 CO 3 ) in the presence of caustic soda (NaOH), when calcining the silicate mixture, carbon dioxide (CO 2 ) is released in it, contributing to swelling. In this case, caustic soda (NaOH) acts as a catalyst for the melting and decomposition of soda ash (Na 2 CO 3 ).
Для обеспечения в строительном материале пор минимального размера и в достаточном количестве силикатную массу необходимо измельчать до минимального размера основной фракции. При этом чем тоньше измельчение силикатной массы, тем более мелкие поры и в большем количестве имеет материал. Экспериментально установлено, что возникающий синергетический эффект вспучивания силикатной массы при ее обжиге является настолько мощным, что обеспечивает получение качественного строительного материала даже при дроблении высушенных гранул до достижения максимальной крупности частиц 3 мм. При таком измельчении обеспечивается хорошее соотношение между энергозатратами на измельчение и получаемыми эксплуатационными характеристиками материала.In order to ensure a minimum pore size and sufficient amount in the building material, the silicate mass must be crushed to the minimum size of the main fraction. Moreover, the finer the grinding of the silicate mass, the smaller the pores and in larger quantities the material has. It was experimentally established that the synergistic effect of expanding the silicate mass during its firing is so powerful that it provides high-quality building material even when crushing dried granules to a maximum particle size of 3 mm. With such grinding, a good ratio between the energy consumption for grinding and the resulting operational characteristics of the material is ensured.
Экспериментально установленные предельные значения технологических параметров переработки сырья, соотношения массовой доли каустической и кальцинированной соды в щелочном компоненте и сырьевой смеси, а также температурные режимы обжига, являются оптимальными и достаточными для получения необходимых характеристик изделий строительной керамики, включая их плотность, прочность и влагопоглощение. Таким образом, все признаки способа производства легковесного керамического теплоизоляционного строительного материала как общие, так и частные направлены на получение технического результата, а именно снижение степени дробления гранулированной сырьевой смеси. Указанные существенные признаки способа не являются очевидным образом следующими из уровня техники даже для высококвалифицированного специалиста, свидетельствуют о творческом характере технического решения.The experimentally established limit values of the technological parameters of the processing of raw materials, the ratio of the mass fraction of caustic and soda ash in the alkaline component and the raw material mixture, as well as the temperature conditions of firing, are optimal and sufficient to obtain the necessary characteristics of building ceramics, including their density, strength and moisture absorption. Thus, all the features of the method of manufacturing a lightweight ceramic heat-insulating building material, both general and private, are aimed at obtaining a technical result, namely, reducing the degree of crushing of the granular raw material mixture. These essential features of the method are not obviously the following from the prior art even for a highly qualified specialist, indicate the creative nature of the technical solution.
Техническое решение иллюстрировано схемой, где представлена примерная принципиальная технологическая схема производства легковесного керамического теплоизоляционного строительного материала мощностью до 100 тыс. м3/год с указанием существующего технологического оборудования, реализованная в виде производственной линии непрерывного действия.The technical solution is illustrated by a diagram, which presents an approximate schematic flow chart of the production of lightweight ceramic heat-insulating building material with a capacity of up to 100 thousand m 3 / year, indicating the existing technological equipment, implemented as a continuous production line.
В соответствии с представленной технологической схемой производство легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала осуществляется следующим образом.In accordance with the presented technological scheme, the production of lightweight ceramic heat-insulating and heat-insulating structural building material is carried out as follows.
Исходный кремнеземсодержащий компонент, а именно природный сырьевой материала: диатомит или трепел, или опоку, или смесь трепела с опокой, содержащие активный кремнезем, со склада или непосредственно из карьера посредством грейферного крана загружается в питатель или питатели МА4-003 ИПД21, откуда посредством ленточного конвейера поступает на предварительную обработку, осуществляемую посредством камневыделительных вальцов ВК-1, для удаления труднодробимых включений. Предварительная обработка кремнеземсодержащего компонента на камневыделительных вальцах позволяет существенно интенсифицировать в нем активный кремнезем. Подготовленный таким образом кремнеземсодержащий компонент подсушивается в сушильном барабане или мельнице-сушилке до остаточной влажности 19-25%, обрабатывается в стержневом смесителе до максимальной крупности частиц 1 мм, а затем посредством весового дозатора загружается в смеситель периодического действия. Одновременно в смеситель периодического действия посредством параллельных независимых ниток линии, состоящих, соответственно, из приемного бункера каустической соды (NaOH) и приемного бункера кальцинированной соды (Na2CO3), снабженных шнековыми конвейерами и весовыми дозаторами, загружают щелочной компонент, состоящий из каустической соды и кальцинированной соды в соотношении 0,5-0,8/1. При этом щелочь преимущественно вводится в виде гранул, а сода - в виде порошка, однако в зависимости от влажности кремнеземсодержащего компонента щелочь может вводится в виде 46% раствора. Соотношение каустической и кальцинированной соды в щелочном компоненте зависит от содержания активного кремнезема в исходном кремнеземсодержащем сырье. Смешение кремнеземсодержащего компонента и щелочного компонента осуществляют в течение 3-5 минут с обеспечением содержания массовой доли в обожженном материале каустической соды (NaOH) 6-14% и кальцинированной соды (Na2CO3) 6-15%. Содержание в сырьевой смеси каустической соды не более 14% и влажности сырьевой смеси до 35% обеспечивает ее достаточную сыпучесть и исключает налипание на механизмы смесителя.The initial silica-containing component, namely, the natural raw material: diatomite or tripoli, or flask, or tripoli mixture with flask containing active silica, is loaded from the warehouse or directly from the quarry into the MA4-003 feeder or feeders IPD21, from where via a conveyor belt enters the preliminary processing, carried out by means of stone-extraction rollers VK-1, to remove intractable inclusions. Pretreatment of the silica-containing component on the stone extraction rollers can significantly intensify active silica in it. Thus prepared silica-containing component is dried in a drying drum or mill-dryer to a residual moisture content of 19-25%, processed in a core mixer to a maximum particle size of 1 mm, and then loaded into a batch mixer by means of a weight batcher. At the same time, an alkaline component consisting of caustic soda is loaded into a batch mixer by means of parallel independent line threads consisting, respectively, of a caustic soda receiving hopper (NaOH) and soda ash receiving hopper (Na 2 CO 3 ) equipped with screw conveyors and weighing batchers and soda ash in a ratio of 0.5-0.8 / 1. In this case, the alkali is mainly introduced in the form of granules, and soda in the form of a powder, however, depending on the moisture content of the silica-containing component, the alkali can be introduced in the form of a 46% solution. The ratio of caustic and soda ash in the alkaline component depends on the content of active silica in the initial silica-containing raw material. The mixture of the silica-containing component and the alkaline component is carried out for 3-5 minutes to ensure the content of the mass fraction in the calcined material of caustic soda (NaOH) 6-14% and soda ash (Na 2 CO 3 ) 6-15%. The content of caustic soda in the feed mixture is not more than 14% and the moisture content of the feed mixture up to 35% ensures its sufficient flowability and eliminates sticking to the mixer mechanisms.
Полученную готовую сырьевую смесь выгружают из смесителя и посредством питателя УМАТП-22 отправляют на гомогенизацию в шнековый пресс-гранулятор СМК-506, обеспечивающий в непрерывном цикле высокую производительность и стабильные гранулометрические параметры материала. Существующее шнекпрессовое оборудование оснащается фильтрующей решеткой с размером ячеек от 8-25 мм. Полученную в шнековом прессе гранулированную сырьевую смесь отправляют посредством ленточного конвейера на сушку в сушильный барабан длиной 20 м. Для исключения пыления и улучшения условий дробления в стержневом смесителе или в шаровой мельнице гранулы высушивают до влажности 5-7%. Сушку гранулированной сырьевой смеси в сушильном барабане проводят при температуре 80-250°C. Окончательная гомогенизация и дробление гранул осуществляется в стержневом смесителе СК-09 или в шаровой мельнице до получения смеси с максимальным размером частиц менее 3 мм. При влажности сырьевых шихт 5-7% стержневые смесители и шаровые мельницы работают стабильно, реализуют высокую производительность однородной смеси с максимальным размером частиц до 3 мм.The resulting finished raw material mixture is discharged from the mixer and, through the UMATP-22 feeder, is sent for homogenization to the SMK-506 screw press granulator, which ensures high productivity and stable particle size distribution in a continuous cycle. Existing screw press equipment is equipped with a filter grate with a mesh size of 8-25 mm. The granular feed mixture obtained in the screw press is sent via a conveyor belt for drying to a drying drum 20 m long. To exclude dusting and improve crushing conditions in a core mixer or ball mill, the granules are dried to a moisture content of 5-7%. The granular raw material mixture is dried in a drying drum at a temperature of 80-250 ° C. The final homogenization and crushing of granules is carried out in a SK-09 rod mixer or in a ball mill until a mixture with a maximum particle size of less than 3 mm is obtained. With a raw material charge moisture of 5-7%, rod mixers and ball mills work stably, realize high productivity of a homogeneous mixture with a maximum particle size of up to 3 mm.
Силикатной смесью, полученной в результате дробления, заполняют металлические формы изделий, при этом формы и размеры изделий могут быть самыми разнообразными от простых с размером несколько сантиметров, до сложных с размером в несколько метров. Формы отправляют на обжиг в туннельную печь или печь периодического действия, где нагревают до температуры 680-800°C. Подъем температуры в печи до 650°C осуществляют со скоростью 100-120°C/час, подъем температуры от 650°C до максимальной 680-800°C - со скоростью 15-25°C/час. Во время подъема температуры в печи происходит вспучивание силикатной смеси. Затем в печи последовательно осуществляют изотермическую выдержку при максимальной температуре в течение 1-3 часов, охлаждение от максимальной температуры до 600°C со скорость 30-50°C/час и от 600 до 50°C - со скоростью 50-60°C/час. Современные печи обладают определенной температурной инерционностью и точностью контроля температуры, исходя из которых и определены температурные режимы обжига. После обжига формы обжигаемых изделий вынимают из печи, остужают до температуры окружающей среды, посредством электропередаточной тележки передают на пост расформовки изделий, где готовый материал извлекают из форм и отправляют на склад готовой продукции.The silicate mixture obtained by crushing, fill the metal molds of products, while the shapes and sizes of products can be very diverse from simple with a size of a few centimeters to complex with a size of several meters. The forms are sent for firing in a tunnel kiln or a batch kiln, where they are heated to a temperature of 680-800 ° C. The temperature rise in the furnace to 650 ° C is carried out at a speed of 100-120 ° C / hour, the temperature rise from 650 ° C to a maximum of 680-800 ° C - at a speed of 15-25 ° C / hour. During the temperature rise in the furnace, the silicate mixture swells. Then, the oven is sequentially isothermally held at a maximum temperature for 1-3 hours, cooling from a maximum temperature of 600 ° C at a speed of 30-50 ° C / h and from 600 to 50 ° C at a speed of 50-60 ° C / hour. Modern furnaces have a certain temperature inertia and accuracy of temperature control, based on which the temperature conditions of firing are determined. After firing, the molds of the products to be fired are taken out of the furnace, cooled to ambient temperature, and transferred to the product forming station by means of an electric transfer trolley, where the finished material is removed from the molds and sent to the finished goods warehouse.
Возможность реализации способа производства легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала подтверждается следующим примерами.The possibility of implementing a method for the production of lightweight ceramic insulating and heat-insulating structural building material is confirmed by the following examples.
Пример 1Example 1
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят трепел Калужского месторождения Калужской области, химический состав которого представлен в таблице 1.Tripoli of the Kaluga deposit of the Kaluga region, the chemical composition of which is presented in Table 1, was taken as a silica-containing component.
Трепел с карьерной влажностью 42% обрабатывали на камневыделительных вальцах. Подготовленный таким образом материал, содержащий активный кремнезем, подсушивали до остаточной влажности 19-25%, обрабатывали в стержневом смесителе до максимальной крупности частиц 1 мм, а затем посредством весового дозатора загружали в смеситель периодического действия. Одновременно в смеситель периодического действия загружали щелочной компонент, состоящий из каустической соды (NaOH) и кальцинированной соды (Na2CO3). При этом щелочь (NaOH) вводилась в виде гранул, а сода (Na2CO3) - в виде порошка. Содержание щелочи (NaOH) в сырьевой смеси в пересчете на обожженную продукцию составляло 14%, а соды (Na2CO3) - 15%. Влажность сырьевой смеси составляла 30,5%. При этом она имела достаточную сыпучесть и не налипала на механизмы мешалки. Предварительно перемешанную сырьевую смесь извлекали из мешалки и с целью ее гомогенизации обрабатывали в шнековом прессе с фильтрующей решеткой. При обработке смеси в шнековом прессе выходящие из пресса гранулы имели хорошую однородность. Гранулы высушивали до остаточной влажности 5% и затем дробили до основной фракции менее 3 мм в шаровой мельнице. Измельченными частицами силикатной массы заполнили прямоугольную металлическую форму размерами 250×120×65 мм и поместили в муфельную печь. Силикатную массу нагрели до 650°C в течение 4 часов, затем температуру в печи подняли до 680°C в течение 6 часов и температуру в печи выдержали при 680°C в течение 1 часа. Затем отключили нагревательный элемент печи, и дали материалу в течение 10 часов охладится естественным образом в закрытой печи до температуры 50°C, после чего вспучившийся образец был извлечен из формы.Tripoli with a career humidity of 42% was processed on stone-separating rollers. Thus prepared material containing active silica was dried to a residual moisture content of 19-25%, processed in a rod mixer to a maximum particle size of 1 mm, and then loaded into a batch mixer using a weight batcher. At the same time, an alkaline component consisting of caustic soda (NaOH) and soda ash (Na 2 CO 3 ) was charged into a batch mixer. In this case, alkali (NaOH) was introduced in the form of granules, and soda (Na 2 CO 3 ) in the form of a powder. The alkali content (NaOH) in the raw mix in terms of calcined products was 14%, and soda (Na 2 CO 3 ) was 15%. The moisture content of the raw mix was 30.5%. However, it had sufficient flowability and did not adhere to the mixer mechanisms. The pre-mixed raw material mixture was removed from the mixer and, in order to homogenize it, was processed in a screw press with a filter grate. When processing the mixture in a screw press, the granules exiting the press had good uniformity. The granules were dried to a residual moisture content of 5% and then crushed to a main fraction of less than 3 mm in a ball mill. Shredded particles of silicate mass filled a rectangular metal mold with dimensions of 250 × 120 × 65 mm and placed in a muffle furnace. The silicate mass was heated to 650 ° C for 4 hours, then the temperature in the furnace was raised to 680 ° C for 6 hours and the temperature in the furnace was kept at 680 ° C for 1 hour. Then, the heating element of the furnace was turned off, and the material was allowed to cool naturally in a closed furnace to a temperature of 50 ° C for 10 hours, after which the intumescent sample was removed from the mold.
Охлажденный образец полученного строительного материала размером 250×120×65 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор до 1 мм. Плотность 150 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,055 Вт/м°C, прочность при сжатии 18 кгс/см2. Полученный легковесный керамический строительный материал относится к теплоизоляционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленный установок, аппаратуры, холодильников, трубопроводов и транспортных средств, в том числе для изготовления как мелкоразмерных, так и крупноразмерных изделий, таких как блоки, плиты, панели и т.п.The cooled sample of the obtained building material with a size of 250 × 120 × 65 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. Pore size up to 1 mm. Density 150 kg / m 3 , thermal conductivity coefficient 0,055 W / m ° C, compressive strength 18 kgf / cm 2 . The resulting lightweight ceramic building material relates to heat-insulating building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, equipment, refrigerators, pipelines and vehicles, including for the manufacture of both small-sized and large-sized products, such as blocks, plates, panels, etc.
Пример 2Example 2
Сырьевая смесь приготовлена из тех же компонентов, что и в примере 1. Материал, содержащий активный кремнезем, с карьерной влажностью 40% обрабатывали на камневыделительных вальцах. Подготовленный таким образом материал, содержащий активный кремнезем, подсушивали до остаточной влажности 20%, обрабатывали в стержневом смесителе до максимальной крупности частиц 1 мм, а затем загружали в смеситель периодического действия. Одновременно в смеситель загружали щелочной компонент, состоящий из каустической соды и кальцинированной соды. При этом щелочь (NaOH) вводилась в виде 46%-ного раствора, а сода (Na2CO3) - в виде порошка. Содержание щелочи (NaOH) в сырьевой смеси в пересчете на обожженную продукцию составляло 14%, а соды (Na2CO3) - 15%. Влажность сырьевой смеси составила до 31,5%. При этом она имела достаточную сыпучесть и не налипала на механизмы мешалки. Предварительно перемешанную сырьевую смесь извлекали из мешалки и с целью ее гомогенизации обрабатывали в шнековом прессе с фильтрующей решеткой. При обработке смеси в шнековом прессе выходящие из пресса гранулы имели хорошую однородность. Гранулы высушивали до остаточной влажности 6% и затем дробили до основной фракции менее 3 мм в шаровой мельнице. Измельченными частицами силикатной массы заполнили прямоугольную металлическую форму размерами 200×200×400 мм и поместили в муфельную печь. Силикатную массу нагрели до 650°C в течение 3 часов, затем температуру в печи подняли до 720°C в течение 5 часов и температуру в печи выдержали при 720°C в течение 2 часов. Затем отключили нагревательный элемент печи, и дали материалу в течение 10 часов охладится естественным образом в закрытой печи до температуры 50°C, после чего вспучившийся образец был извлечен из формы.The raw material mixture was prepared from the same components as in Example 1. A material containing active silica with a quarry moisture of 40% was processed on stone-separating rollers. Thus prepared material containing active silica was dried to a residual moisture content of 20%, processed in a rod mixer to a maximum particle size of 1 mm, and then loaded into a batch mixer. At the same time, an alkaline component consisting of caustic soda and soda ash was loaded into the mixer. In this case, alkali (NaOH) was introduced in the form of a 46% solution, and soda (Na 2 CO 3 ) in the form of a powder. The alkali content (NaOH) in the raw mix in terms of calcined products was 14%, and soda (Na 2 CO 3 ) was 15%. The moisture content of the raw mix amounted to 31.5%. However, it had sufficient flowability and did not adhere to the mixer mechanisms. The pre-mixed raw material mixture was removed from the mixer and, in order to homogenize it, was processed in a screw press with a filter grate. When processing the mixture in a screw press, the granules exiting the press had good uniformity. The granules were dried to a residual moisture content of 6% and then crushed to a main fraction of less than 3 mm in a ball mill. Shredded particles of silicate mass filled a rectangular metal mold with dimensions 200 × 200 × 400 mm and placed in a muffle furnace. The silicate mass was heated to 650 ° C for 3 hours, then the temperature in the furnace was raised to 720 ° C for 5 hours and the temperature in the furnace was kept at 720 ° C for 2 hours. Then, the heating element of the furnace was turned off, and the material was allowed to cool naturally in a closed furnace to a temperature of 50 ° C for 10 hours, after which the intumescent sample was removed from the mold.
Охлажденный образец полученного строительного материала размером 200×200×400 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор до 1 мм. Плотность 350 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,086 Вт/м°C, прочность при сжатии 46 кгс/см2. Полученный легковесный керамический строительный материал относится к теплоизоляционно-конструкционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленный установок, в том числе для изготовления как мелкоразмерных, так и крупноразмерных изделий, таких как блоки, панели и т.п.The cooled sample of the obtained building material 200 × 200 × 400 mm in size was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. Pore size up to 1 mm. Density 350 kg / m 3 , thermal conductivity coefficient 0,086 W / m ° C, compressive strength 46 kgf / cm 2 . The resulting lightweight ceramic building material relates to heat-insulating structural building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, including for the manufacture of both small-sized and large-sized products, such as blocks, panels, etc.
Пример 3Example 3
Сырьевая смесь приготовлена из тех же компонентов, что и в примере 1. Материал, содержащий активный кремнезем, с карьерной влажностью 39% обрабатывали на камневыделительных вальцах. Подготовленный таким образом материал, содержащий активный кремнезем, подсушивали до остаточной влажности 24%, обрабатывали в стержневом смесителе до максимальной крупности частиц 1 мм, а затем загружали в смеситель периодического действия. Одновременно в смеситель загружали щелочной компонент, состоящий из каустической соды и кальцинированной соды. При этом щелочь (NaOH) вводилась в виде гранул, а сода (Na2CO3) - в виде порошка. Содержание щелочи (NaOH) в сырьевой смеси в пересчете на обожженную продукцию составляло 14%, а соды (Na2CO3) - 15%. Влажность сырьевой смеси составила до 29,5%. При этом она имела достаточную сыпучесть и не налипала на механизмы мешалки. Предварительно перемешанную сырьевую смесь извлекали из мешалки и с целью ее гомогенизации обрабатывали в шнековом прессе с фильтрующей решеткой. При обработке смеси в шнековом прессе выходящие из пресса гранулы имели хорошую однородность. Гранулы высушивали до остаточной влажности 5% и затем дробили до основной фракции менее 3 мм в шаровой мельнице. Измельченными частицами силикатной массы заполнили металлическую форму размерами 1500×3000×300 мм и поместили в печь. Силикатную массу нагрели до 650°C в течение 8 часов, затем температуру в печи подняли до 740°C в течение 8 часов и температуру в печи выдержали при 740°C в течение 3 часов. Затем отключили нагревательный элемент печи и дали материалу в течение 12 часов охладится естественным образом в закрытой печи до температуры 50°C, после чего вспучившийся образец панели был извлечен из формы.The raw material mixture was prepared from the same components as in Example 1. A material containing active silica with a career moisture content of 39% was treated on a stone roll. Thus prepared material containing active silica was dried to a residual moisture content of 24%, processed in a rod mixer to a maximum particle size of 1 mm, and then loaded into a batch mixer. At the same time, an alkaline component consisting of caustic soda and soda ash was loaded into the mixer. In this case, alkali (NaOH) was introduced in the form of granules, and soda (Na 2 CO 3 ) in the form of a powder. The alkali content (NaOH) in the raw mix in terms of calcined products was 14%, and soda (Na 2 CO 3 ) was 15%. The moisture content of the raw mix amounted to 29.5%. However, it had sufficient flowability and did not adhere to the mixer mechanisms. The pre-mixed raw material mixture was removed from the mixer and, in order to homogenize it, was processed in a screw press with a filter grate. When processing the mixture in a screw press, the granules exiting the press had good uniformity. The granules were dried to a residual moisture content of 5% and then crushed to a main fraction of less than 3 mm in a ball mill. The crushed particles of silicate mass were filled into a metal mold with dimensions of 1500 × 3000 × 300 mm and placed in an oven. The silicate mass was heated to 650 ° C for 8 hours, then the temperature in the furnace was raised to 740 ° C for 8 hours and the temperature in the furnace was kept at 740 ° C for 3 hours. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to cool naturally in a closed furnace to a temperature of 50 ° C for 12 hours, after which the swollen panel sample was removed from the mold.
Охлажденный образец полученного строительного материала размером 1500×3000×300 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор до 1 мм. Плотность 405 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,091 Вт/м°C, прочность при сжатии 56 кгс/см2. Полученный легковесный строительный материал относится к теплоизоляционно-конструкционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленный установок, в том числе для изготовления как мелкоразмерных, так и крупноразмерных изделий, таких как блоки, плиты, панели и т.п.A cooled sample of the obtained building material with a size of 1500 × 3000 × 300 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. Pore size up to 1 mm. Density 405 kg / m 3 , thermal conductivity coefficient 0.091 W / m ° C, compressive strength 56 kgf / cm 2 . The resulting lightweight building material relates to heat-insulating structural building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, including for the manufacture of both small-sized and large-sized products, such as blocks, plates, panels, etc.
Пример 4Example 4
В качестве кремнеземсодержащего компонента взят диатомит Потанинского месторождения, химический состав которого представлен в таблице 2.The diatomite of the Potaninsky deposit, the chemical composition of which is presented in table 2, was taken as a silica-containing component.
Диатомит с влажность 43% обрабатывали на камневыделительных вальцах. Подготовленный таким образом материал, содержащий активный кремнезем, подсушивали до остаточной влажности 23%, обрабатывали в стержневом смесителе до максимальной крупности частиц 1 мм, а затем загружали в смеситель периодического действия. Одновременно в смеситель загружали щелочной компонент, состоящий из каустической соды и кальцинированной соды. При этом щелочь (NaOH) вводилась в виде 46%-ного раствора, а сода (Na2CO3) - в виде порошка. Содержание щелочи (NaOH) в сырьевой смеси в пересчете на обожженную продукцию составляло 14%, а соды (Na2CO3) - 15%. Влажность сырьевой смеси составила до 30,5%. При этом она имела достаточную сыпучесть и не налипала на механизмы мешалки. Предварительно перемешанную сырьевую смесь извлекали из мешалки и с целью ее гомогенизации обрабатывали в шнековом прессе с фильтрующей решеткой. При обработке смеси в шнековом прессе выходящие из пресса гранулы имели хорошую однородность. Гранулы высушивали до остаточной влажности 5% и затем дробили до основной фракции менее 3 мм в шаровой мельнице. Измельченными частицами силикатной массы заполнили металлическую форму размерами 200×200×400 мм и поместили в печь. Силикатную массу нагрели до 650°C в течение 5 часов, затем температуру в печи подняли до 760°C в течение 7 часов и температуру в печи выдержали при 760°C в течение 2 часов. Затем отключили нагревательный элемент печи, и дали материалу в течение 10 часов охладится естественным образом в закрытой печи до температуры 50°C, после чего вспучившийся образец панели был извлечен из формы.Diatomite with a moisture content of 43% was treated on a stone extraction roller. Thus prepared material containing active silica was dried to a residual moisture content of 23%, processed in a rod mixer to a maximum particle size of 1 mm, and then loaded into a batch mixer. At the same time, an alkaline component consisting of caustic soda and soda ash was loaded into the mixer. In this case, alkali (NaOH) was introduced in the form of a 46% solution, and soda (Na 2 CO 3 ) in the form of a powder. The alkali content (NaOH) in the raw mix in terms of calcined products was 14%, and soda (Na 2 CO 3 ) was 15%. The moisture content of the raw mix amounted to 30.5%. However, it had sufficient flowability and did not adhere to the mixer mechanisms. The pre-mixed raw material mixture was removed from the mixer and, in order to homogenize it, was processed in a screw press with a filter grate. When processing the mixture in a screw press, the granules exiting the press had good uniformity. The granules were dried to a residual moisture content of 5% and then crushed to a main fraction of less than 3 mm in a ball mill. The crushed particles of silicate mass were filled in a metal mold with dimensions 200 × 200 × 400 mm and placed in an oven. The silicate mass was heated to 650 ° C for 5 hours, then the temperature in the furnace was raised to 760 ° C for 7 hours and the temperature in the furnace was kept at 760 ° C for 2 hours. Then, the heating element of the furnace was turned off, and the material was allowed to cool naturally in a closed furnace to a temperature of 50 ° C for 10 hours, after which the swollen panel sample was removed from the mold.
Охлажденный образец полученного строительного материала размером 200×200×400 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор до 1 мм. Плотность 465 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,107 Вт/м°C, прочность при сжатии 78 кгс/см2. Полученный легковесный строительный материал относится к теплоизоляционно-конструкционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленный установок, в том числе для изготовления как мелкоразмерных, так и крупноразмерных изделий, таких как блоки, плиты, панели и т.п.The cooled sample of the obtained building material 200 × 200 × 400 mm in size was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. Pore size up to 1 mm. Density 465 kg / m 3 , thermal conductivity 0.107 W / m ° C, compressive strength 78 kgf / cm 2 . The resulting lightweight building material relates to heat-insulating structural building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, including for the manufacture of both small-sized and large-sized products, such as blocks, plates, panels, etc.
Пример 5Example 5
В качестве кремнеземсодержащего компонента взята трепельно-опочная порода Фокинского месторождения, химический состав которой представлен в таблице 3.As a silica-containing component, we took the trepokochno-reference rock of the Fokinsky deposit, the chemical composition of which is presented in Table 3.
Трепельно-опочную породу с влажностью 34% обрабатывали на камневыделительных вальцах. Подготовленный таким образом материал, содержащий активный кремнезем, подсушивали до остаточной влажности 18%, обрабатывали в стержневом смесителе до максимальной крупности частиц 1 мм, а затем загружали в смеситель периодического действия. Одновременно в смеситель загружали щелочной компонент, состоящий из каустической соды и кальцинированной соды. При этом щелочь (NaOH) вводилась в виде гранул, а сода (Na2CO3) - в виде порошка. Содержание щелочи (NaOH) в сырьевой смеси в пересчете на обожженную продукцию составляло 14%, а соды (Na2CO3) - 15%. Влажность сырьевой смеси составила до 28,5%. При этом она имела достаточную сыпучесть и не налипала на механизмы мешалки. Предварительно перемешанную сырьевую смесь извлекали из мешалки и с целью ее гомогенизации обрабатывали в шнековом прессе с фильтрующей решеткой. При обработке смеси в шнековом прессе выходящие из пресса гранулы имели хорошую однородность. Гранулы высушивали до остаточной влажности 5% и затем дробили до основной фракции менее 3 мм в шаровой мельнице. Измельченными частицами силикатной массы заполнили металлическую форму размерами 250×120×88 мм и поместили в печь. Силикатную массу нагрели до 650°C в течение 4 часов, затем температуру в печи подняли до 800°C в течение 8 часов и температуру в печи выдержали при 800°C в течение первого часа. Затем отключили нагревательный элемент печи, и дали материалу в течение 12 часов охладится естественным образом в закрытой печи до температуры 50°C, после чего вспучившийся образец панели был извлечен из формы.Trepelno-opochny breed with a moisture content of 34% was processed on a stone drum. Thus prepared material containing active silica was dried to a residual moisture content of 18%, processed in a rod mixer to a maximum particle size of 1 mm, and then loaded into a batch mixer. At the same time, an alkaline component consisting of caustic soda and soda ash was loaded into the mixer. In this case, alkali (NaOH) was introduced in the form of granules, and soda (Na 2 CO 3 ) in the form of a powder. The alkali content (NaOH) in the raw mix in terms of calcined products was 14%, and soda (Na 2 CO 3 ) was 15%. The moisture content of the raw mix amounted to 28.5%. However, it had sufficient flowability and did not adhere to the mixer mechanisms. The pre-mixed raw material mixture was removed from the mixer and, in order to homogenize it, was processed in a screw press with a filter grate. When processing the mixture in a screw press, the granules exiting the press had good uniformity. The granules were dried to a residual moisture content of 5% and then crushed to a main fraction of less than 3 mm in a ball mill. The crushed particles of silicate mass were filled in a metal mold with dimensions 250 × 120 × 88 mm and placed in an oven. The silicate mass was heated to 650 ° C for 4 hours, then the temperature in the furnace was raised to 800 ° C for 8 hours and the temperature in the furnace was kept at 800 ° C for the first hour. Then the heating element of the furnace was turned off and the material was allowed to cool naturally in a closed furnace to a temperature of 50 ° C for 12 hours, after which the swollen panel sample was removed from the mold.
Охлажденный образец полученного строительного материала размером 250×120×88 мм был извлечен из формы и разрезан на несколько частей. Структура материала однородная, пористость материала равномерная, отсутствуют пустоты и уплотнения. Размер пор до 1 мм. Плотность 635 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,135 Вт/м°C, прочность при сжатии 168 кгс/см2. Полученный легковесный строительный материал относится к теплоизоляционно-конструкционным строительным материалам. Материал может эффективно использоваться для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, различных промышленный установок, в том числе для изготовления как мелкоразмерных, так и крупноразмерных изделий, таких как блоки, в том числе фундаментные, плиты, панели и т.п.The cooled sample of the obtained building material with a size of 250 × 120 × 88 mm was removed from the mold and cut into several parts. The structure of the material is uniform, the porosity of the material is uniform, there are no voids and seals. Pore size up to 1 mm. Density 635 kg / m 3 , thermal conductivity 0.135 W / m ° C, compressive strength 168 kgf / cm 2 . The resulting lightweight building material relates to heat-insulating structural building materials. The material can be effectively used for thermal insulation of structures of buildings and structures, various industrial installations, including for the manufacture of both small-sized and large-sized products, such as blocks, including foundation, plates, panels, etc.
Описанные выше примеры осуществления способа наглядно подтверждают универсальность способа и возможность его реализации в пределах граничных значений массовой доли компонентов и технологических режимов. Вместе с тем приведенные примеры не являются исчерпывающими и представлены только с целью пояснения изобретения и подтверждения его промышленной применимости. Специалисты в данной области могут улучшить его и (или) осуществить альтернативные варианты в пределах сущности данного изобретения, отраженной в описании и на схеме.The examples of the method described above clearly confirm the versatility of the method and the possibility of its implementation within the boundary values of the mass fraction of components and technological modes. However, the above examples are not exhaustive and are presented only for the purpose of explaining the invention and confirming its industrial applicability. Specialists in this field can improve it and / or implement alternative options within the essence of the present invention, reflected in the description and diagram.
Достоинством изобретения является возможность производства посредством описанного способа практически на любом кирпичном заводе из доступного сырья как формованных разногабаритных изделий, так и насыпных материалов с условной формой гранул, таких как керамзит. Изделия, произведенные настоящим способом, характеризуются высокой механической прочностью при низкой себестоимости и хорошей экологии.An advantage of the invention is the possibility of production by means of the described method in almost any brick factory from available raw materials of both shaped oversized products and bulk materials with the conditional shape of granules, such as expanded clay. Products manufactured by this method are characterized by high mechanical strength at low cost and good ecology.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135109/03A RU2530035C1 (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135109/03A RU2530035C1 (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2530035C1 true RU2530035C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53381523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013135109/03A RU2530035C1 (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530035C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718588C1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-04-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of making light ceramic heat-insulating and heat-insulating structural material |
| RU2722330C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-05-29 | Георгий Алексеевич Заборцев | Method of making articles from reinforced ceramics |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1299014A (en) * | 1970-03-03 | 1972-12-06 | Fredrick Wilhelm Anton Kurz | Process for the manufacture of foam glass |
| RU2044594C1 (en) * | 1992-09-21 | 1995-09-27 | Приазовский Государственный Технический Университет | Heat-insulating mixture |
| RU2283818C1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-09-20 | Александр Николаевич Кондратенко | Method of manufacturing products based on silica-containing binder |
| RU2300506C1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-06-10 | Меркин Николай Александрович | Building material and the method of its production |
| RU2442762C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-02-20 | Виктор Александрович Кондратенко | Way of production of lightweight ceramic heat insulating and heat insulating and constructional material |
-
2013
- 2013-07-26 RU RU2013135109/03A patent/RU2530035C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1299014A (en) * | 1970-03-03 | 1972-12-06 | Fredrick Wilhelm Anton Kurz | Process for the manufacture of foam glass |
| RU2044594C1 (en) * | 1992-09-21 | 1995-09-27 | Приазовский Государственный Технический Университет | Heat-insulating mixture |
| RU2283818C1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-09-20 | Александр Николаевич Кондратенко | Method of manufacturing products based on silica-containing binder |
| RU2300506C1 (en) * | 2006-05-17 | 2007-06-10 | Меркин Николай Александрович | Building material and the method of its production |
| RU2442762C1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-02-20 | Виктор Александрович Кондратенко | Way of production of lightweight ceramic heat insulating and heat insulating and constructional material |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2718588C1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-04-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of making light ceramic heat-insulating and heat-insulating structural material |
| RU2722330C1 (en) * | 2019-07-09 | 2020-05-29 | Георгий Алексеевич Заборцев | Method of making articles from reinforced ceramics |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10239786B2 (en) | Geopolymers and geopolymer aggregates | |
| Nazari et al. | Properties of geopolymer with seeded fly ash and rice husk bark ash | |
| CN108373315B (en) | A device and method for producing magnesium sulfate foamed bricks by magnesium method desulfurization | |
| CN101638918B (en) | Technology for preparing porous heat insulation plates by sintering iron tailings | |
| RU2333176C1 (en) | Method for obtaining construction material | |
| CN109534849A (en) | A method of exterior insulation is prepared using gold tailings | |
| RU2397967C1 (en) | Method of making semi-finished product for producing construction materials | |
| CN104446350A (en) | Gangue lightweight aggregate ceramsite and preparation method thereof | |
| RU126328U1 (en) | INTEGRATED TECHNOLOGICAL LINE FOR PRODUCING GRANULATED HEAT-INSULATING MATERIAL | |
| RU2403230C1 (en) | Method of obtaining granular heat insulating material | |
| RU2530035C1 (en) | Method for producing lightweight ceramic heat-insulating building material | |
| RU2442762C1 (en) | Way of production of lightweight ceramic heat insulating and heat insulating and constructional material | |
| CN103482848A (en) | Pelletizing production process for glass batch mixture | |
| RU2300506C1 (en) | Building material and the method of its production | |
| RU100073U1 (en) | TECHNOLOGICAL LINE FOR PRODUCING GRANULATED FOAM-CERAMIC MATERIAL | |
| RU2451644C1 (en) | Method of producing structural heat-insulating foamed glass | |
| RU2473516C1 (en) | Method of manufacturing light-weight ceramic heat-insulating and heat-insulating-constructive material "konpasit" | |
| RU2563864C1 (en) | Method to produce granulate for production of glass foam and glass foam ceramics | |
| CN107793132A (en) | Ceramic tile based on ceramic polishing slag and preparation method thereof | |
| RU2671582C1 (en) | Method of producing heat-insulating material - foam glass and mixture for production thereof | |
| RU2563867C1 (en) | Combined system of process lines for production of granulated glass foam, granulated glass foam ceramic material and inorganic granulated foam material | |
| RU2464251C2 (en) | Method for cellular construction material production | |
| CN105599110A (en) | Method for preparing non-autoclave non-fired manganese slag bricks from manganese ore acid-soaked waste residues | |
| RU2718588C1 (en) | Method of making light ceramic heat-insulating and heat-insulating structural material | |
| CN115403401A (en) | Method for preparing foamed ceramic wallboard based on high-temperature jet flow process |