RU2534553C1 - Method of producing expanded pearlite-based microspherical filler - Google Patents
Method of producing expanded pearlite-based microspherical filler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534553C1 RU2534553C1 RU2013126771/03A RU2013126771A RU2534553C1 RU 2534553 C1 RU2534553 C1 RU 2534553C1 RU 2013126771/03 A RU2013126771/03 A RU 2013126771/03A RU 2013126771 A RU2013126771 A RU 2013126771A RU 2534553 C1 RU2534553 C1 RU 2534553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- perlite
- grinding
- suspension
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 title abstract 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000002940 repellent Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims description 43
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 229910021540 colemanite Inorganic materials 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- PLFJWWUZKJKIPZ-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2,6,8-trimethylnonan-4-yloxy)ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CC(C)CC(C)CC(CC(C)C)OCCOCCOCCO PLFJWWUZKJKIPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001506 inorganic fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганическим мелкодисперсным материалам, а именно полым остеклованным микросферам на основе вспученного перлита, и может быть использовано при изготовлении микросфер из других кислых гидроалюмосиликатов.The invention relates to inorganic fine materials, namely hollow vitrified microspheres based on expanded perlite, and can be used in the manufacture of microspheres from other acidic hydroaluminosilicates.
Вспученный перлит представляет собой высокоэффективный пористый материал, получаемый в результате термической обработки водосодержащей алюмосиликатной породы вулканического происхождения, который благодаря своим уникальным эксплуатационным характеристикам находит широкое применение во многих отраслях промышленности: в строительстве, энергетике, металлургии, криогенной технике, в качестве теплоизоляционного материала, используемого в широком температурном интервале. Высокие сорбционные свойства перлита обусловили его широкое применение в сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве, а также в качестве эффективного фильтровального материала в пищевой, нефтеперерабатывающей, медицинской промышленности. Применение вспученного перлита для засыпной изоляции предполагает его модифицирование с целью снижения водопоглощения материала и увеличения его текучести. Снижения водопоглощения добиваются путем обработки гидрофобизирующими кремнийорганическими составами, а увеличению текучести способствует сфероидизация и поверхностное оплавление частиц материала. При использовании перлита в качестве армирующего наполнителя для полимеров и антиблокинга в полимерных пленках предпочтение отдают микросферическому вспученному перлиту узкого фракционного состава, имеющего низкую насыпную плотность. При этом особое значение приобретают прочностные характеристики продукта и низкое водопоглощение материала. На решение этих задач направлены усилия отраслевых исследователей.Expanded perlite is a highly effective porous material obtained by heat treatment of a water-containing aluminosilicate rock of volcanic origin, which due to its unique performance characteristics is widely used in many industries: in construction, energy, metallurgy, cryogenic technology, as a heat-insulating material used in wide temperature range. The high sorption properties of perlite have led to its widespread use in agriculture, utilities, and also as an effective filter material in the food, oil refining, and medical industries. The use of expanded perlite for backfill insulation involves its modification in order to reduce the water absorption of the material and increase its fluidity. Reduced water absorption is achieved by treatment with hydrophobic organosilicon compounds, and spheroidization and surface fusion of material particles contribute to an increase in fluidity. When using perlite as a reinforcing filler for polymers and anti-blocking in polymer films, microspherical expanded perlite with a narrow fractional composition having a low bulk density is preferred. In this case, the strength characteristics of the product and the low water absorption of the material are of particular importance. The efforts of industry researchers are aimed at solving these problems.
Известен способ получения вспученного перлитового заполнителя (А.с. СССР №1530600), включающий дробление и фракционирование перлитовой породы и термообработку зерен, которую для повышения прочности и улучшения теплозащитных свойств строительного материала на основе заполнителя проводят по режиму, определяемому по формуле T=586 - 35,7 Τ, где T - температура термоподготовки°С, Τ=1 - 8 ч - длительность термоподготовки, а затем проводят обработку зерен перлита раствором жидкого стекла, сушку и обжиг. Получаемый заполнитель фракции 5 - 20 мм имеет насыпную плотность 360 - 400 кг/м3, прочность при сжатии 2,5 - 5,0 МПа, водопоглощение 8,5 - 9,6 мас.%.A known method of producing expanded perlite aggregate (AS USSR No. 1530600), including crushing and fractionation of perlite rock and heat treatment of grains, which is carried out according to the regime determined by the formula T = 586 - to increase strength and improve the heat-shielding properties of building material based on aggregate 35.7 Τ, where T is the temperature of the heat treatment ° C, Τ = 1 - 8 hours is the duration of the heat treatment, and then the perlite grains are treated with a liquid glass solution, dried and fired. The resulting aggregate fraction 5 - 20 mm has a bulk density of 360 - 400 kg / m 3 , compressive strength of 2.5 - 5.0 MPa, water absorption of 8.5 - 9.6 wt.%.
Недостатками известного технического решения являются крупнозернистый фракционный состав, повышенная насыпная плотность, недостаточно высокая прочность.The disadvantages of the known technical solutions are coarse-grained fractional composition, increased bulk density, insufficiently high strength.
Известен также патент РФ №2055637, в котором способ получения гидрофобного адсорбента для извлечения нефтепродуктов из водных сред включает модифицирование вспученного перлита полиметилгидридсилоксаном с последующей термообработкой. Модифицирование проводят при объемном соотношении жидкой и твердой фаз (0,3 - 0,6): 1 до нанесения на перлит 30 - 50% модификатора от массы перлита, а термообработку ведут при 320 - 380˚С в течение 0,3 - 0,5 ч. Недостатком известного технического решения является низкая прочность материала, поскольку нанесенный на поверхность частиц гидрофобизатор не увеличивает прочность гранул.Also known is the patent of the Russian Federation No. 2055637, in which the method of producing a hydrophobic adsorbent for the extraction of petroleum products from aqueous media involves the modification of expanded perlite with polymethylhydridesiloxane followed by heat treatment. Modification is carried out at a volume ratio of liquid and solid phases (0.3 - 0.6): 1 before applying to perlite 30 - 50% of the modifier by weight of perlite, and heat treatment is carried out at 320 - 380 ° C for 0.3 - 0, 5 hours. A disadvantage of the known technical solution is the low strength of the material, since the water-repellent applied to the particle surface does not increase the strength of the granules.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ получения дисперсного продукта, состоящего в основном из агломерированных мелких фракций перлита (патент США №4,175,158), в котором перлит измельчают до фракции менее 30 мкм, смешивают с 1 - 10 масс.% борной кислоты, измельченной до фракции менее 44 мкм, формируя таким образом агрегаты частиц перлита, которые затем подвергают термообработке при температуре 185 - 3150С и вспучиванию при температуре 760 - 9800С. При этом H3BO3 переходит в B2O3 с образованием агломерированного перлитового материала. Борная кислота в данном случае выступает в качестве клеящей и спекающей добавки для формирования микросферического продукта на основе перлита.The closest in technical essence to the claimed solution is a method for producing a dispersed product, consisting mainly of agglomerated fine fractions of perlite (US patent No. 4,175,158), in which perlite is crushed to a fraction of less than 30 microns, mixed with 1 to 10 wt.% Boric acid, crushed to a fraction of less than 44 microns, thus forming aggregates of perlite particles, which are then subjected to heat treatment at a temperature of 185 - 315 0 С and expansion at a temperature of 760 - 980 0 С. At the same time, H 3 BO 3 passes into B 2 O 3 with the formation of agglomerated ne mineral material. Boric acid in this case acts as an adhesive and sintering additive for the formation of a microspherical product based on perlite.
Недостатками известного технического решения являются пониженная прочность материала и его повышенное водопоглощение, в связи с этим продукт может применяться преимущественно в качестве сорбента. The disadvantages of the known technical solutions are the reduced strength of the material and its increased water absorption, in this regard, the product can be used mainly as a sorbent.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является получение упрочненного и гидрофобизрованного микросферического наполнителя с размером частиц менее 170 мкм и насыпной плотностью менее 0,22 кг/м3.The technical problem to which the invention is directed is to obtain a hardened and hydrophobized microspherical filler with a particle size of less than 170 μm and a bulk density of less than 0.22 kg / m 3 .
Указанная задача решается тем, что в способе изготовления микросферического наполнителя на основе вспученного перлита, включающем сухой помол исходного сырья, его термообработку и последующее вспучивание, термообработку исходного сырья осуществляют перед его помолом, а во время помола в шихту дополнительно вводят 2 - 3 масс.% суспензии углеродсодержащей жидкости, и стеклообразующей добавки, предварительно измельченной до фракции менее 2 мкм, причем содержание указанной стеклообразующей добавки составляет - 0,2 - 0,5% от веса перлита. Для более равномерного нанесения на поверхность перлитовых микрочастиц суспензии углеродсодержащей жидкости и стеклообразующей добавки в указанную суспензию можно вводить поверхностно - активное вещество из группы катионных сурфактантов. Для дополнительного снижения водопоглощения после вспучивания микросферы могут быть дополнительно обработаны гидрофобизатором. This problem is solved by the fact that in the method of manufacturing a microspherical filler based on expanded perlite, which includes dry grinding of the feedstock, its heat treatment and subsequent expansion, heat treatment of the feedstock is carried out before grinding, and additionally 2 to 3 wt.% Are added to the charge during grinding a suspension of a carbon-containing liquid, and a glass-forming additive, previously crushed to a fraction of less than 2 microns, and the content of the specified glass-forming additives is 0.2 - 0.5% by weight of perlite. For a more uniform application of a suspension of a carbon-containing liquid and a glass-forming additive to the surface of perlite microparticles, a surfactant from the group of cationic surfactants can be introduced into the suspension. To further reduce water absorption after expansion, the microspheres can be further treated with a water repellent.
Перед проведением процесса вспучивания природный перлит термообрабатывают при температуре 200 - 3500 С и подвергают помолу, предпочтительно до фракции менее 50 мкм. Термообработка производится для удаления физической влаги и увеличения размолоспособности материала. Степень измельчения определяет фракционный состав получаемых микросфер. Для сужения фракционного состава получаемого микросферического вспученного перлита перед подачей измельченного материала на вспучивание возможно проведение его фракционирования. Суспензия горючей углеродсодержащей жидкости и стеклообразующей добавки вводится в перлит с целью формирования на поверхности частиц во время их вспучивания стеклянной оболочки, которая упрочняет получаемую микросферу и придает ей гидрофобные свойства. Процесс вспучивания перлита производится при температуре 850 - 10000 С в течение короткого промежутка времени. При этом, вводимая в перлит во время помола горючая углеродсодержащая жидкость, являющаяся одновременно носителем стеклообразубщей добавки, обеспечивает резкий локальный разогрев поверхности частицы и образование жидкой стеклофазы, а указанные добавки способствуют снижению температуры начала оплавления частиц, уменьшают поверхностное натяжение и вязкость расплава и регулируют термический коэффициент линейного расширения внешней стеклянной оболочки. В качестве указанной углеродсодержащей жидкости могут быть использованы пропиленгликоль, глицерин, триэтаноламин, уротропин, а также другие жидкости, обеспечивающие безопасность процесса вспучивания. В качестве стеклообразующей добавки используют традиционные материалы, применяемые при получении стекол алюмосиликатного состава - неорганические фториды, соединения лития, стронция, бора, цинка или их комбинации.Before the expansion process, natural perlite is heat treated at a temperature of 200-350 ° C and subjected to grinding, preferably to a fraction of less than 50 microns. Heat treatment is performed to remove physical moisture and increase the grindability of the material. The degree of grinding determines the fractional composition of the obtained microspheres. To narrow the fractional composition of the resulting microspherical expanded perlite before feeding the crushed material for expansion it is possible to fractionate it. A suspension of a combustible carbon-containing liquid and a glass-forming additive is introduced into perlite in order to form a glass shell on the surface of the particles during their expansion, which strengthens the resulting microsphere and gives it hydrophobic properties. The process of expansion of perlite is carried out at a temperature of 850 - 1000 0 C for a short period of time. At the same time, a combustible carbon-containing liquid introduced into perlite during grinding, which is simultaneously a carrier of a glass-breaking additive, provides a sharp local heating of the particle surface and the formation of liquid glass phase, and these additives contribute to lowering the temperature of the onset of particle melting, reduce surface tension and melt viscosity, and control the thermal coefficient linear expansion of the outer glass shell. As the specified carbon-containing liquid, propylene glycol, glycerin, triethanolamine, urotropine, as well as other liquids ensuring the safety of the expansion process can be used. As a glass-forming additive, traditional materials are used that are used to obtain glasses of aluminosilicate composition — inorganic fluorides, lithium, strontium, boron, zinc compounds, or a combination thereof.
По мнению авторов, суспензия стеклообразующих добавок в углеродсодержащей жидкости является оптимальным способом их распределения по поверхности частиц перлита, чему также способствует дополнительное введение в суспензию поверхностно - активного вещества (ПАВ) из группы катионных сурфактантов. В качестве указанных ПАВ могут быть использованы серийно производимые продукты, например тергитол TMN - 6, ОС - 20 марка А (по ГОСТ 10730 - 82) и пр. Помол стеклообразующей добавки до фракции менее 2 мкм необходим для равномерного размещения добавки на поверхности частиц перлита и для повышения ее активности при вспучивании. Более грубый помол ухудшает эксплуатационные характеристики получаемого микросферического перлита. При содержании указанной стеклообразующей добавки в количестве менее 0,2% от веса перлита ее действие малозаметно. Увеличение содержания добавки свыше 0,5% от веса перлита не приводит к дальнейшему улучшению технических характеристик товарного продукта. При введении в перлит во время помола суспензии углеродсодержащей жидкости и стеклообразующей добавки в количестве менее 2 масс.% ее действие малозаметно. Увеличение содержания указанной суспензии свыше 3 масс.% затрудняет проведение процесса помола. В случаях, когда требуется еще большее снижение степени водопоглощения материала, после вспучивания микросферы дополнительно обрабатываются гидрофобизатором, например гидрофобизирующей кремнийорганической жидкостью. According to the authors, a suspension of glass-forming additives in a carbon-containing liquid is the best way to distribute them over the surface of perlite particles, which is also facilitated by the additional introduction of a surfactant from the group of cationic surfactants into the suspension. Serially produced products, for example, tergitol TMN - 6, OS - 20 grade A (according to GOST 10730 - 82), etc. can be used as these surfactants. Grinding of a glass forming additive to a fraction of less than 2 μm is necessary for uniform distribution of the additive on the surface of perlite particles and to increase its activity during expansion. Coarser grinding affects the performance of the resulting microspherical perlite. When the content of the specified glass-forming additives in an amount of less than 0.2% by weight of perlite, its effect is hardly noticeable. An increase in the content of the additive over 0.5% by weight of perlite does not lead to a further improvement in the technical characteristics of the commercial product. When introduced into perlite during grinding, a suspension of a carbon-containing liquid and a glass-forming additive in an amount of less than 2 wt.% Its effect is not noticeable. The increase in the content of the specified suspension over 3 wt.% Complicates the grinding process. In cases where a further reduction in the degree of water absorption of the material is required, after expansion, the microspheres are additionally treated with a hydrophobizing agent, for example, a hydrophobizing organosilicon liquid.
В отличие от известных технических решений, в которых природный перлит перерабатывают по схеме - помол, термообработка, вспучивание, в заявляемом варианте термообработку перлита производят перед его помолом. В случае проведения термообработки после помола, совмещенного с нанесением на поверхность частиц суспензии углеродсодержащей жидкости и стеклообразующей добавки, удаление физической воды из материала затруднено, вследствие чего при последующем вспучивании из-за резкого удаления влаги частицы перлита разрываются, утрачивая при этом сферичность, прочность и гидрофобность. Помимо этого, испарение углеродсодержащей жидкости при термообработке приведет к тому, что при вспучивании температура на поверхности частиц будет недостаточной для их полного оплавления. Вместе с тем, переработка перлита по схеме - термообработка, помол с введением суспензии углеродсодержащей жидкости и стеклообразующей добавки, вспучивание позволяет хранить, перемещать и фракционировать измельченный материал без значительного влагопоглощения.In contrast to the known technical solutions, in which natural perlite is processed according to the scheme - grinding, heat treatment, expansion, in the present embodiment, the heat treatment of perlite is carried out before grinding. In the case of heat treatment after grinding, combined with the application of a suspension of carbon-containing liquid and a glass-forming additive to the surface of the particles, the removal of physical water from the material is difficult, as a result of subsequent swelling due to a sharp removal of moisture, the perlite particles burst, losing spherical, strength and hydrophobicity . In addition, the evaporation of a carbon-containing liquid during heat treatment will lead to the fact that during swelling, the temperature on the surface of the particles will be insufficient for their complete melting. At the same time, the processing of perlite according to the scheme is heat treatment, grinding with the introduction of a suspension of carbon-containing liquid and a glass-forming additive, swelling allows you to store, move and fractionate the crushed material without significant moisture absorption.
Примеры осуществления изобретения Examples of carrying out the invention
Пример 1 Example 1
5 кг перлитового песка фракции менее 0,2 мм следующего химического состава, масс.%: SiO2 - 71,7; Al2O3 - 14,4, Fe2O3 - 1,7, TiO2 - 0,6, CaO - 0,8; MgO - 1,9; R2O - 8,9 термообрабатывли при температуре 350˚С, помещали в вибромельницу сухого помола, туда же добавляли 0,1 кг (2 масс.%) суспензии триэтаноламина, содержащей 0,01 кг (0,2 масс.%) колеманита (Ca2B6O11 · 5H2O) фракции менее 2 мкм, шихту измельчали до фракции менее 50 мкм. Степень измельчения регулировали временем помола, а контроль фракционного состава производили на анализаторе размера частиц Horiba LA - 300. Измельченный материал вспучивали в печи кипящего слоя при температуре 980˚С. У полученных микросфер определяли, фракционный состав, насыпную плотность, прочность по давлению, при котором доля разрушенных гранул не превышала 10% (ТУ 6 - 48 - 108 - 94 литера «А», ASTM D3101 - 78), степень гидрофобизации оценивали по водопоглощению микросфер за 24 часа, выраженному в процентах. Кроме того, были изготовлены микросферы перлита, измельченные в присутствии различного количества суспензии углеродсодержащей жидкости и стеклообразующей добавки. Также была изготовлена проба перлита, произведенного по способу, предложенному в патенте США №№4,175,158 (прототип). Результаты измерений приведены в таблице 1.5 kg of perlite sand fraction less than 0.2 mm of the following chemical composition, wt.%: SiO 2 - 71.7; Al 2 O 3 - 14.4, Fe 2 O 3 - 1.7, TiO 2 - 0.6, CaO - 0.8; MgO - 1.9; R 2 O - 8.9 was heat-treated at a temperature of 350 ° C, placed in a dry grinding vibratory mill, 0.1 kg (2 wt.%) Of a suspension of triethanolamine containing 0.01 kg (0.2 wt.%) Of colemanite was added there (Ca 2 B 6 O 11 · 5H 2 O) fractions of less than 2 μm, the mixture was ground to a fraction of less than 50 μm. The degree of grinding was regulated by the grinding time, and the fractional composition was controlled using a Horiba LA - 300 particle size analyzer. The crushed material was expanded in a fluidized bed furnace at a temperature of 980 ° C. The obtained microspheres were used to determine the fractional composition, bulk density, pressure strength at which the fraction of broken granules did not exceed 10% (TU 6 - 48 - 108 - 94 letter “A”, ASTM D3101 - 78), the degree of hydrophobization was estimated by the water absorption of microspheres in 24 hours, expressed as a percentage. In addition, perlite microspheres were crushed in the presence of various amounts of a suspension of carbon-containing liquid and a glass-forming additive. A perlite sample was also manufactured using the method proposed in US Pat. No. 4,175,158 (prototype). The measurement results are shown in table 1.
Пример 2 Example 2
5 кг перлитового песка фракции менее 0,2 мм следующего химического состава, масс.%: SiO2 - 71,7; Al2O3 - 14,4, Fe2O3 - 1,7, TiO2 - 0,6, CaO - 0,8; MgO - 1,9; R2O - 8,9 термообрабатывли при температуре 3500С, помещали в вибромельницу сухого помола, туда же добавляли 0,1 кг (2 масс.%) суспензии триэтаноламина, содержащей 0,01 кг (0,2 масс.%) колеманита (Ca2B6O11 · 5H2O) фракции менее 2 мкм, а также 0,05 г ПАВ ОС - 20 марки А. Шихту измельчали до фракции менее 50 мкм. Степень измельчения регулировали временем помола, а контроль фракционного состава производили на анализаторе размера частиц Horiba LA - 300. Измельченный материал вспучивали в печи кипящего слоя при температуре 980˚С. У полученных микросфер определяли, фракционный состав, насыпную плотность, прочность по давлению, при котором доля разрушенных гранул не превышала 10% (ТУ 6 - 48 - 108 - 94 литера «А», ASTM D3101 - 78), степень гидрофобизации оценивали по водопоглощению микросфер за 24 часа, выраженному в процентах. Результаты измерений приведены в таблице 1.5 kg of perlite fraction smaller than 0.2 mm the following composition, wt%: SiO 2 - 71.7;. Al 2 O 3 - 14.4, Fe 2 O 3 - 1.7, TiO 2 - 0.6, CaO - 0.8; MgO - 1.9; R 2 O - 8.9 was heat-treated at a temperature of 350 0 С, placed in a dry grinding vibration mill, 0.1 kg (2 wt.%) Of a suspension of triethanolamine containing 0.01 kg (0.2 wt.%) Colemanite was added there (Ca 2 B 6 O 11 · 5H 2 O) fractions less than 2 μm, as well as 0.05 g of surfactant OS - 20 grade A. The mixture was ground to a fraction of less than 50 μm. The degree of grinding was regulated by the grinding time, and the fractional composition was controlled using a Horiba LA - 300 particle size analyzer. The crushed material was expanded in a fluidized bed furnace at a temperature of 980 ° C. The obtained microspheres were used to determine the fractional composition, bulk density, pressure strength at which the fraction of broken granules did not exceed 10% (TU 6 - 48 - 108 - 94 letter “A”, ASTM D3101 - 78), the degree of hydrophobization was estimated by the water absorption of microspheres in 24 hours, expressed as a percentage. The measurement results are shown in table 1.
Пример 3 Example 3
5 кг перлитового песка фракции менее 0,2 мм следующего химического состава, масс.%: SiO2 - 71,7; Al2O3 - 14,4, Fe2O3 - 1,7, TiO2 - 0,6, CaO - 0,8; MgO - 1,9; R2O - 8,9 термообрабатывли при температуре 350˚С, помещали в вибромельницу сухого помола, туда же добавляли 0,1 кг (2 масс.%) суспензии триэтаноламина, содержащей 0,01 кг (0,2 масс.%) колеманита (Ca2B6O11 · 5H2O) фракции менее 2 мкм, шихту измельчали до фракции менее 50 мкм. Степень измельчения регулировали временем помола, а контроль фракционного состава производили на анализаторе размера частиц Horiba LA - 300. Измельченный материал вспучивали в печи кипящего слоя при температуре 9800С. Охлажденные микросферы дополнительно обрабатывали гидрофобизирующей жидкостью ГКЖ -11. У полученных микросфер определяли, фракционный состав, насыпную плотность, прочность по давлению, при котором доля разрушенных гранул не превышала 10% (ТУ 6 - 48 - 108 - 94 литера «А», ASTM D3101 - 78), степень гидрофобизации оценивали по водопоглощению микросфер за 24 часа, выраженному в процентах. Результаты измерений приведены в таблице.5 kg of perlite sand fraction less than 0.2 mm of the following chemical composition, wt.%: SiO 2 - 71.7; Al 2 O 3 - 14.4, Fe 2 O 3 - 1.7, TiO 2 - 0.6, CaO - 0.8; MgO - 1.9; R 2 O - 8.9 was heat-treated at a temperature of 350 ° C, placed in a dry grinding vibratory mill, 0.1 kg (2 wt.%) Of a suspension of triethanolamine containing 0.01 kg (0.2 wt.%) Of colemanite was added there (Ca 2 B 6 O 11 · 5H 2 O) fractions of less than 2 μm, the mixture was ground to a fraction of less than 50 μm. The degree of grinding was controlled by the grinding time, and the fractional composition was controlled using a Horiba LA-300 particle size analyzer. The ground material was expanded in a fluidized-bed furnace at a temperature of 980 ° C. The cooled microspheres were additionally treated with GKZh-11 hydrophobizing liquid. The obtained microspheres were used to determine the fractional composition, bulk density, pressure strength at which the fraction of broken granules did not exceed 10% (TU 6 - 48 - 108 - 94 letter “A”, ASTM D3101 - 78), the degree of hydrophobization was estimated by the water absorption of microspheres in 24 hours, expressed as a percentage. The measurement results are shown in the table.
Пример 4 Example 4
5 кг перлитового песка фракции менее 0,2 мм следующего химического состава, масс.%: SiO2 - 71,7; Al2O3 - 14,4, Fe2O3 - 1,7, TiO2 - 0,6, CaO - 0,8; MgO - 1,9; R2O - 8,9 термообрабатывли при температуре 350˚С, помещали в вибромельницу сухого помола, туда же добавляли 0,15 кг (3 масс.%) суспензии глицерина, содержащей 0,01 кг (0,2 масс.%) криолита Na3AlF6 и 0,015 (0,3 масс.%) ашарита (Mg [HBO3]) фракции менее 2 мкм, а также 0,1 г ПАВ - тергитол TMN - 6. Шихту измельчали до фракции менее 50 мкм. Степень измельчения регулировали временем помола, а контроль фракционного состава производили на анализаторе размера частиц Horiba LA - 300. Измельченный материал вспучивали в печи кипящего слоя при температуре 980˚С. У полученных микросфер определяли фракционный состав, насыпную плотность, прочность по давлению, при котором доля разрушенных гранул не превышала 10% (ТУ 6 - 48 - 108 - 94 литера «А», ASTM D3101 - 78), степень гидрофобизации оценивали по водопоглощению микросфер за 24 часа, выраженному в процентах. Также были изготовлены микросферы, при производстве которых стеклообразующая добавка была измельчена до фракции менее 3 мкм и микросферы, шихта для изготовления которых была термообработана после помола.5 kg of perlite sand fraction less than 0.2 mm of the following chemical composition, wt.%: SiO 2 - 71.7; Al 2 O 3 - 14.4, Fe 2 O 3 - 1.7, TiO 2 - 0.6, CaO - 0.8; MgO - 1.9; R 2 O - 8.9 was heat treated at a temperature of 350 ° C, placed in a dry grinding vibratory mill, 0.15 kg (3 wt.%) Of a glycerol suspension containing 0.01 kg (0.2 wt.%) Of cryolite was added there Na 3 AlF 6 and 0.015 (0.3 wt.%) Asharite (Mg [HBO 3 ]) fractions of less than 2 μm, as well as 0.1 g of surfactant - tergitol TMN - 6. The mixture was ground to a fraction of less than 50 μm. The degree of grinding was regulated by the grinding time, and the fractional composition was controlled using a Horiba LA - 300 particle size analyzer. The crushed material was expanded in a fluidized bed furnace at a temperature of 980 ° C. The microspheres obtained were used to determine the fractional composition, bulk density, pressure strength, at which the fraction of broken granules did not exceed 10% (TU 6 - 48 - 108 - 94 letter “A”, ASTM D3101 - 78), the degree of hydrophobization was estimated by the water absorption of microspheres for 24 hours, expressed as a percentage. Microspheres were also manufactured, in the production of which the glass-forming additive was crushed to a fraction of less than 3 microns and microspheres, the mixture for the manufacture of which was heat treated after grinding.
Результаты измерений приведены в таблице. The measurement results are shown in the table.
Анализ данных таблицы показывает, что микросферический наполнитель на основе вспученного перлита, полученный заявляемым способом (примеры 2 - 4, 7 - 9 таблицы) обладают лучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению с известными аналогами. Кроме того, он может быть также рекомендован к использованию при производстве теплоизоляционных материалов, сорбентов, тампонажных цементов и т.д. Analysis of the table data shows that the microspherical filler based on expanded perlite obtained by the claimed method (examples 2 to 4, 7 to 9 of the table) have better performance compared to known analogues. In addition, it can also be recommended for use in the manufacture of heat-insulating materials, sorbents, grouting cements, etc.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013126771/03A RU2534553C1 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Method of producing expanded pearlite-based microspherical filler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013126771/03A RU2534553C1 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Method of producing expanded pearlite-based microspherical filler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534553C1 true RU2534553C1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53383100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013126771/03A RU2534553C1 (en) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | Method of producing expanded pearlite-based microspherical filler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534553C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690569C2 (en) * | 2017-11-25 | 2019-06-04 | Валерий Анатольевич Кузнецов | Method for production of pearlite sand microspheres |
| WO2020171741A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "УралНИПИнефть" | Method for producing hollow granules from inorganic raw material and device for implementing same |
| CN117264489A (en) * | 2023-09-25 | 2023-12-22 | 天合光能股份有限公司 | Self-cleaning film, preparation method thereof and photovoltaic module |
| CN117658671A (en) * | 2023-11-30 | 2024-03-08 | 信阳市永凯保温材料有限公司 | A method for preparing composite high-strength vitrified microspheres using perlite tailings |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3235635A (en) * | 1961-06-02 | 1966-02-15 | Johns Manville | Method of preparing perlite products |
| US4064071A (en) * | 1976-06-28 | 1977-12-20 | General Refractories Company | Process for agglomerating expanded perlite fines |
| SU729163A1 (en) * | 1977-08-22 | 1980-04-25 | Научно-Исследовательский Институт Камня И Силикатов Министерства Промышленности Строительных Материалов Армянской Сср | Method of perlite inflating |
| SU1039923A1 (en) * | 1981-02-27 | 1983-09-07 | Государственный Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им.П.П.Будникова | Raw mix and method of producing light-weight aggregate therefrom |
| SU1640131A1 (en) * | 1988-07-29 | 1991-04-07 | Научно-производственное объединение "Камень и силикаты" | Method of producing expanded pearlite |
| RU2439013C1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-01-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Method of producing porous aggregate (versions) |
-
2013
- 2013-06-13 RU RU2013126771/03A patent/RU2534553C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3235635A (en) * | 1961-06-02 | 1966-02-15 | Johns Manville | Method of preparing perlite products |
| US4064071A (en) * | 1976-06-28 | 1977-12-20 | General Refractories Company | Process for agglomerating expanded perlite fines |
| SU729163A1 (en) * | 1977-08-22 | 1980-04-25 | Научно-Исследовательский Институт Камня И Силикатов Министерства Промышленности Строительных Материалов Армянской Сср | Method of perlite inflating |
| SU1039923A1 (en) * | 1981-02-27 | 1983-09-07 | Государственный Всесоюзный научно-исследовательский институт строительных материалов и конструкций им.П.П.Будникова | Raw mix and method of producing light-weight aggregate therefrom |
| SU1640131A1 (en) * | 1988-07-29 | 1991-04-07 | Научно-производственное объединение "Камень и силикаты" | Method of producing expanded pearlite |
| RU2439013C1 (en) * | 2011-02-07 | 2012-01-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Method of producing porous aggregate (versions) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2690569C2 (en) * | 2017-11-25 | 2019-06-04 | Валерий Анатольевич Кузнецов | Method for production of pearlite sand microspheres |
| WO2020171741A1 (en) | 2019-02-21 | 2020-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "УралНИПИнефть" | Method for producing hollow granules from inorganic raw material and device for implementing same |
| CN117264489A (en) * | 2023-09-25 | 2023-12-22 | 天合光能股份有限公司 | Self-cleaning film, preparation method thereof and photovoltaic module |
| CN117658671A (en) * | 2023-11-30 | 2024-03-08 | 信阳市永凯保温材料有限公司 | A method for preparing composite high-strength vitrified microspheres using perlite tailings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2377272C2 (en) | Proppants and production methods thereof | |
| US6753299B2 (en) | Composite silica proppant material | |
| US8047288B2 (en) | Proppants with carbide and/or nitride phases | |
| RU2459852C1 (en) | Manufacturing method of ceramic proppant, and proppant itself | |
| US7867613B2 (en) | Composition and method for making a proppant | |
| US7521389B2 (en) | Ceramic proppant with low specific weight | |
| CN108603102B (en) | Ceramic proppant and its production method | |
| RU2534553C1 (en) | Method of producing expanded pearlite-based microspherical filler | |
| RU2513792C1 (en) | Method for manufacturing of light-weight high-silica magnesium-containing proppant for production of shale hydrocarbons | |
| RU2463329C1 (en) | Method of producing silicon-magnesium proppant, and proppant | |
| EP0101855A1 (en) | Low density proppant for oil and gas wells | |
| CA2875500C (en) | Proppants and anti-flowback additives comprising flash calcined clay, methods of manufacture, and methods of use | |
| WO2007036579A2 (en) | Precursor compositions for ceramic products | |
| RU2750952C2 (en) | Sintered spheres, method for their production and their use | |
| RU2212386C1 (en) | Raw meal for fabricating silicate bricks | |
| EP3288908A1 (en) | Methods for strengthening perlite microspheres, and fluids and cements including strengthened perlite microspheres | |
| RU2472837C2 (en) | Light proppant | |
| RU2563866C1 (en) | Method to produce fine-grain glass foam ceramics | |
| A REKA et al. | Diatomaceous earth: A literature review | |
| RU2515280C2 (en) | Method of magnesian-quartz proppant production | |
| RU2563861C1 (en) | Method to produce fine granulated glass foam ceramic material | |
| RU2531970C1 (en) | Method of making hydrophobic light-weight pearlite-based microspheres | |
| RU2761424C1 (en) | Raw mixture for manufacturing magnesium silicate proppant | |
| RU2617853C1 (en) | Method for manufacturing magnetic-quartz raw material charge used in production of proppants | |
| RU2573496C1 (en) | Method of production of glass microspheres |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200614 |