SU814917A1 - Method of producing porous silicate material - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к промышлен ности строительных материалов, в частности к производству поризованных силикатных материалов. Известен способ получени  поризо ,ванного силикатного материбипа, включакндий нагревание до 1000-1200°С тонкоизме ьченной смеси горной пород ( базальта, диабаза или диорита) с газообразователем (углерод элементарный или в виде соединений), вспенивание при температуре больше температуры начала стекловани , но ниже температуры плавлени  горной породы и отжиг i . Этот способ характеризуетс  большой продолжительностью ка здой из ста дий технологического процесса, что требует соответствующего усложнени  техноло.гии. Получаемый по этому способу пЬризованный материал обладает недостаточной механической прочностью, всл ствие того, что при измельчении горной породы до тонины 3000-8000 см /г кристаллические образовани  в 200700 мкм разрушаютс  с образованием ;значительного количества дефектов структуры, например микротрещин. Известен способ получени  поризованного силикатного материала, включающий нагревание до ЭБО-ИОО С смеси порошка стекла с газообразователем (SIC + SnOa или ), вспенивание, охлаждение до температуры кристаллизации стекла, кристгиллизацию и отжиг материала 2. Введение дополнительной стадии (кристаллизации) усложн ет технологический процесс, однако механическгш прочность материала на сжатие остаетс  невысокой, всего 100 бар 10 МПа. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу  вл етс  способ получени  поризованного силикатного материала путем плавлени  шихты на основе недефицитных материалов, варки стекла, приготовлени  гранул та из расплава, измельчени  гранул та, смешени  его с газообразователем , нагревани , вспенивани  и отжига, при этом смесь нагревают ло 700-850°С со скоростью 200 в ч, вспенивают в течение 1 ч и отжиг материала производ т со скоростью 100 в ч Зj. Недостатком способа  вл етс  больша  продолжительность каждой из стадий технологического процесса, что требует соответствующего усложнени  технологии, а полученный материал характеризуетс  сравнительно низкой механической прочностью: при объемной массе 200 кг/м предел прочноети при сжатии составл ет 0,49 - 0,98 МПа; при 400 кг/м - 1,47 2,94 МПа.The invention relates to the construction materials industry, in particular to the production of porous silicate materials. A known method for producing porous silica silicate material, including heating up to 1000-1200 ° C fine-grained rock mixture (basalt, diabase or diorite) with a blowing agent (elemental carbon or as compounds), foaming at a temperature higher than the beginning of the glass transition, but lower melting point of the rock and annealing i. This method is characterized by a long duration in each of the stages of the technological process, which requires a corresponding complication of technology. The impregnated material obtained by this method has insufficient mechanical strength, due to the fact that when the rock is crushed to a fineness of 3000–8000 cm / g, crystalline formations in 200700 µm are destroyed with the formation of a significant amount of structural defects, such as microcracks. A known method for producing porous silicate material includes heating a mixture of glass powder with a blowing agent (SIC + SnOa or), foaming, cooling to crystallization temperature of a glass, crystallization and annealing of material 2 to EBA-IOO. Introduction of an additional stage (crystallization) complicates the process However, the mechanical compressive strength of the material remains low, only 100 bar 10 MPa. The closest in technical essence to the proposed method is a method of producing porous silicate material by melting the mixture based on non-deficient materials, melting glass, preparing a granulate from the melt, grinding the granulate, mixing it with a blowing agent, heating, foaming and annealing, while the mixture 700-850 ° C is heated at a rate of 200 h, it is foamed for 1 h and the material is annealed at a rate of 100 h h. The disadvantage of the method is the long duration of each of the stages of the technological process, which requires an appropriate complexity of the technology, and the material obtained is characterized by relatively low mechanical strength: with a bulk density of 200 kg / m, the ultimate strength under compression is 0.49-0.98 MPa; at 400 kg / m - 1.47 2.94 MPa.

Цель изобретени  - повышение прочности материала и повышение производительности .The purpose of the invention is to increase the strength of the material and increase productivity.

Поставленна  цель достигаетс  тем, .что в способе получени  поризованного силикатного материала путем плавлени  сырь , приготовлени  гранул та из расплава, измельчени  гранул та, смешени  его с газообразователем, нагревани  вспенивани  и отжига, приготовление гранул та осуществл ют из расплава пироксенсодержащих пород, нагревание смеси ведут со скоростью 200-400с в мин, а вспенивание - при температуре на 20-60 С ниже верхней температуры кристаллизации расплава.The goal is achieved by the fact that in the method of obtaining porous silicate material by melting the raw material, preparing the granulate from the melt, grinding the granulate, mixing it with the gasifier, heating the foaming and annealing, preparing the granulate is carried out from the melt of pyroxene-containing rocks, the mixture is heated with a speed of 200-400s per minute, and foaming - at a temperature of 20-60 C below the upper temperature of crystallization of the melt.

- Использование в качестве исходного недефицитного сырь  пироксенсодержащих горных пород обусловлено тем, что температурный интервал кристаллизациии {820-1200с) твердых растворов на основе пироксена совпадает с известным интервалом вспенивани  (ТОО-ИОО С) . Выдел ющиес  при температурах вспенивани  кристаллы пироксеновой фазы армируют стенки пор, так как их размеры меньше толщины стенки пор и составл ют 0,2-0,5 мкм. Это повышает прочность на сжатие поризованного материала.- The use of pyroxene-containing rocks as the initial non-deficient raw material is due to the fact that the temperature range of crystallization {820-1200s) of pyroxene-based solid solutions coincides with the known foaming interval (TOO-IOO C). Crystals of the pyroxene phase that are released at foaming temperatures reinforce the pore walls, since their dimensions are smaller than the pore wall thickness and are 0.2-0.5 µm. This increases the compressive strength of the porous material.

Выбор интервала вспенивани  в области 1200°С - (20-бО°С) св зан с интенсификацией процессов диссоциации и выгорани  газообразовател  в этом интервале, привод щих к по влению новых поверхностей раздела {газрасплав стекла, тверда  частица газообразовател  - расплав стекла), стимулирующих процесс кристаллизации с образованием ситаллоподобной структуры стенок пор.The choice of the foaming interval in the region of 1200 ° С - (20-бО ° С) is associated with the intensification of the processes of dissociation and burner of the gasifier in this interval, leading to the appearance of new interfaces (gas melting glass, solid gasifier particle - glass melt), stimulating crystallization process with the formation of sieve-like structure of the pore walls.

Вспенивание необходимо осуществл ть именно в указанном интервале температур в силу следующих причин: при температурах выше 1180°С наблюдаетс  образование значительного количества жидкой фазы вследствие частичного растворени  образовавшихс  кристалликов и в результате структура получаемого материала будет представлена редкими крупньми кристаллами, вызывающими в сочетании с пониженной в зкостью расплава деструкцию стенок пор, что обусловливает понижение механической прочности; при температур Ниже 1140°С не образуетс  нужного количества жидкой фазы и получаемый материал имеет текстуру рьклого спека.Foaming is necessary to carry out precisely in the specified temperature range for the following reasons: at temperatures above 1180 ° C, a significant amount of liquid phase is observed due to partial dissolution of the formed crystals, and as a result, the structure of the resulting material will be represented by rare large crystals, which in combination with reduced viscosity melt destruction of the pore walls, which leads to a decrease in mechanical strength; at temperatures below 1140 ° C, the required amount of the liquid phase is not formed and the resulting material has the texture of a bright cake.

Врем  вьадержки в предложенном температурном интервале вспенивани  зависит от типоразмеров получаемых изделий , также как зависит скорость нагрева,но не превышает дес тков мину - . Предлагаетс  скорость нагрева до температурь вспенивани  пор дка 200-400 0 в минуту. Така  скорость нагрева обеспечивает единовременное протекание процессов по влени  жидкой фазы, разложени  и выгорани - газообразовател  и выделение армирующих кристаллов и исключает потери газообразовател  и локальную деструкцию стенок пор редкими крупными кристаллми , по вл к цимис  начина  с 820-с и неизбежными при медленном нагреве смеси.The retention time in the proposed foaming temperature range depends on the sizes of the resulting products, as well as the heating rate, but does not exceed tens of mines -. A rate of heating up to a foaming temperature of about 200-400 ° per minute is proposed. This heating rate provides a one-time process for the occurrence of a liquid phase, decomposition and burn-out of a gasifier and the release of reinforcing crystals and eliminates the loss of a gasifier and local destruction of pore walls with rare large crystals, starting with 820-s and unavoidable during slow heating of the mixture.

Дл  реализации предлагаемого способа используют газообразователи,характеризующиес  температурой диссоциации или выгорани  выше . Такими веществами  вл ютс , например доломиты, SrCOj, карбид кремни  и другие.For the implementation of the proposed method, gas formers characterized by a dissociation temperature or burnout are used. Such substances are, for example, dolomites, SrCOj, silicon carbide and others.

Сокращение времени технологического процесса получени  поризованного материала обусловлено: большой скростью нагрева исходной смеси до температуры вспенивани , непродолжительной выдержкой при вспенивании, а также исключаетс  .врем  на приготовление многокомпонентной шихты из недефицитных сырьевых материалов, так как используетс  непосредственно люба  из пироксенсодержащих горных пород.The reduction in the process time for the production of porous material is due to: a high heating rate of the initial mixture to the foaming temperature, a short exposure to foaming, and also eliminates time to prepare a multicomponent charge from non-deficient raw materials, as it is used directly from any pyroxene-containing rocks.

Получение поризованных силикатных материалов представлено в конкретных примерах.The preparation of porous silicate materials is presented in specific examples.

Пример 1. Смесь измельченного гранул та пироксено-порфиритового расплава, кристаллизующегос  в интервале 820-1200 С, с удельной поверхностью не ниже 5000 вместе с 0,8 масс.% технического карбида кремни  нагревали до 1180°С (120020 С ) со скоростью в минуту в пчаных формах, выдерживали, при указанной температуре 10 мин и отжигали до 20°с. Полученный поризованный материал имеет объемную массу 840 кг/м и предел прочности на сжатие 120 - 150 МПа при термостойкости не ниже 550С.Example 1. A mixture of crushed granulate pyroxene-porphyritic melt, crystallized in the range of 820-1200 C, with a specific surface area not lower than 5000, together with 0.8 wt.% Of technical silicon carbide was heated to 1180 ° C (120020 C) at a speed of 1 minute in bee forms, kept at the indicated temperature for 10 minutes and annealed to 20 ° C. The resulting porous material has a bulk weight of 840 kg / m and a compressive strength of 120-150 MPa with a heat resistance not lower than 550C.

Пример 2. Смесь измельченного гранул та диабазового расплава, кристаллизующегос  в интервале 8701200°С , с удельной поверхностью не ниже 7000 и с 1 масс.% техничекого карбида кремни  нагревали со скоростью в минуту до 1160°С (1200-40-)., выдерживали 20 мин и отжигали . При объемной массе 720 кг/м и термостойкости не ниже , предел прочности при сжатии 100-120 МПаExample 2. A mixture of ground granules of a diabase melt crystallizing in the range of 8701200 ° C, with a specific surface not lower than 7000 and with 1 wt.% Of technical silicon carbide was heated at a speed of 1 minute to 1160 ° C (1200-40). 20 min and annealed. With a bulk density of 720 kg / m and heat resistance not lower than, the compressive strength of 100-120 MPa

Пример 3. Смесь измельченного гранул та базальтового расплава кристаллизующегос  в интервале 8201200°С , с удельной поверхностью не ниже 7000 и с 1 масс.% CaCQjExample 3. A mixture of crushed basalt melt granulate crystallizing in the range of 8201200 ° С, with a specific surface not lower than 7000 and with 1 wt.% CaCQj

нагревали со скоростью 400° в минуту до С (1200-60С ) и вьщерживали при этой температуре 30 мин, после чего отжигали. При объемной массе 600 кг/м и термостойкости , предел прочности на сжатие материала составил 110-130 МПа.heated at a rate of 400 ° per minute to C (1200-60 ° C) and held at this temperature for 30 minutes, after which they were annealed. With a bulk density of 600 kg / m and heat resistance, the ultimate compressive strength of the material was 110-130 MPa.

Предлагаемый способ позвол ет использовать любые пироксенсодержащие горные породы (недефицитное сырье) и существенно сократить процесс по-; лучени  на их основе поризованного силикатного материала, при этом материсш характеризуетс  повышенной механической прочностью, в сочетании с другими высокими физико-химическими свойствами, обеспеченными свойствами кристаллической фазы твердых растворов на основе пироксена, поризованный силикатный материал может использоватьс  дл  теплоизол ции промьаш- ленных агрегатов. Производство поризованного силикатного материала экономически эффективно.,The proposed method allows the use of any pyroxene-containing rocks (non-deficient raw materials) and significantly reduces the process; radiation on their basis of porous silicate material, while the material is characterized by increased mechanical strength, in combination with other high physicochemical properties provided by the crystalline phase of pyroxene-based solid solutions, porous silicate material can be used for heat insulation of pierced aggregates. Production of porous silicate material is cost effective.,

Вследствие сокращени  времени технологического цикла получени  поризованного материала, не требуетс Due to the reduction in the time of the technological cycle of obtaining porous material, it is not required

Claims (3)

1.Патент Великобритании (11205896, 1. The UK patent (11205896, 0 кл, С 1 М, 1967.0 Cl, C 1 M, 1967. 2.Патент Франции 1427824, кл. G 04 В 2/00, 1967.2. The patent of France 1427824, cl. G 04 B 2/00, 1967. 3.Демидович Б.К, Пеностекло. Минск, Наука и жизнь, 1975, с. 247.3. Demidovich B.K, Foamglass. Minsk, Science and Life, 1975, p. 247.