UA55597A - A process for preparing porous materials - Google Patents

Abstract

A process for preparing porous materials comprises heating the original charge, conditioning, annealing and cooling. In addition, the original charge is heated to the temperature 180-200 degrees, moistened with water and conditioned for 2 hours. Then it is heated to the charge parent material temperature, but not exceeding the gasifier thermal decomposition temperature.

Description

Винахід належить до технології одержання пористих матеріалів Її може бути використаний для виготовлення будівельних конструкцій у цивільному і промисловому будівництві.The invention belongs to the technology of obtaining porous materials. It can be used for the manufacture of building structures in civil and industrial construction.

Зрослі вимоги до якості будівництва, що ведеться та необхідність розробки матеріалів, що володіють комплексом властивостей, які задовольняють умовам їхньої експлуатації, зокрема високою механічною тривкістю, низьким коефіцієнтом теплопровідності.The requirements for the quality of the ongoing construction and the need to develop materials with a complex of properties that satisfy the conditions of their operation, in particular, high mechanical durability, low coefficient of thermal conductivity, have increased.

Особливості структури і теплофізичні властивості виробів із пористих матеріалів, виготовлених на основі природних склоутворюючих, ставлять їх у ряд найбільш сучасних будівельних матеріалів.Features of the structure and thermophysical properties of products from porous materials, made on the basis of natural glass-forming agents, put them in the number of the most modern building materials.

Відомий засіб одержання пористих матеріалів, який включає нагрів вихідної шихти, витримку, відпал і охолодження (Демидович Б.К. Пеностекло. Минск, "Наука и техника", 1975, с.20).A well-known means of obtaining porous materials, which includes heating the initial charge, aging, annealing and cooling (Demidovych B.K. Penosteklo. Minsk, "Nauka i tehnika", 1975, p. 20).

Відомий засіб застосовують для одержання будівельних матеріалів на основі базальтових порід, що використовуються для підвищення механічної тривкості властивостей готових будівельних виробів.The known tool is used to obtain construction materials based on basalt rocks, which are used to increase the mechanical durability of the properties of finished construction products.

У відомому засобі нагрів вихідної шихти роблять до температури розплаву, яка складає 1300град., що необхідно для розчинення тугоплавких компонентів складової шихти.In a known means, the initial charge is heated to a melt temperature of 1300 degrees, which is necessary to dissolve the refractory components of the charge.

Хибою відомого засобу є те, що він не дозволяє контролювати процес утворювання пор, і отримані відповідно до відомого засобу вироби частіше усього мають нерівномірну структуру з великими раковинами невизначеної форми та множиною дрібних осередків, для яких характерні висока теплопровідність та низька механічна тривкість властивостей готових будівельних виробів.The flaw of the known means is that it does not allow to control the process of pore formation, and the products obtained according to the known means most often have an uneven structure with large shells of uncertain shape and a multitude of small cells, which are characterized by high thermal conductivity and low mechanical durability of the properties of finished building products .

Для виробів із подібною структурою характерна велика об'ємна маса, висока теплопровідність, низька механічна тривкість, що також знижує їхні теплоізоляційні характеристики.Products with a similar structure are characterized by a large bulk mass, high thermal conductivity, and low mechanical durability, which also reduces their thermal insulation characteristics.

Крім цього, хибою відомого засобу є висока енергоємність процесу, що обмежує можливості його застосування.In addition, the flaw of the known means is the high energy consumption of the process, which limits the possibilities of its application.

У основу дійсного винаходу поставлена задача створення такого засобу одержання пористих матеріалів, застосування якого дозволило б підвищити механічну тривкість готових будівельних виробів і при цьому знизити енергоємність процесу.The basis of the actual invention is the task of creating such a means of obtaining porous materials, the use of which would allow to increase the mechanical durability of finished construction products and at the same time reduce the energy consumption of the process.

Поставлена задача вирішується тим, що у засобі одержання пористих матеріалів, що включає, нагрів вихідної шихти, витримку, відпал і охолодження, відповідно до винаходу, перед нагріванням вихідну шихту підігрівають до температури 180 - 200 градусів, змочують водою, завантажують у форму і витримують при заданій температурі в плині 2-х годин, потім роблять нагрів до температури розм'якшення основного матеріалу шихти, але не вище температури термічного розкладання газоутворювача, витримують протягом 30 хвилин, після чого роблять і охолодження.The task is solved by the fact that in the means of obtaining porous materials, which includes heating of the initial charge, exposure, annealing and cooling, according to the invention, before heating, the initial charge is heated to a temperature of 180-200 degrees, moistened with water, loaded into a mold and kept at at the specified temperature within 2 hours, then heat to the softening temperature of the main charge material, but not above the thermal decomposition temperature of the gas generator, hold for 30 minutes, and then cool.

Нагрів шихти до температури 180 - 200 градусів, змочування водою, і витримка при цій температурі протягом 2-х годин необхідні для рівномірного розчинення її основних компонентів.Heating the charge to a temperature of 180 - 200 degrees, wetting it with water, and holding it at this temperature for 2 hours are necessary for the uniform dissolution of its main components.

Нагрівання до температури, яка перевищує температуру розм'якшення основного матеріалу шихти, але не вище температури термічного розкладання газоутворювача і наступної витримки протягом 30 хвилин, забезпечують рівномірне наростання вантаження складу і спінювання при низькій температурі, при цьому дрібні газові бульбашки формують замкнуті порожнини правильної геометричної форми при мінімально можливому розмірі міжпорового простору.Heating to a temperature that exceeds the softening temperature of the main material of the charge, but not higher than the temperature of thermal decomposition of the gas generator and subsequent holding for 30 minutes, ensures a uniform increase in the load of the composition and foaming at a low temperature, while small gas bubbles form closed cavities of the correct geometric shape with the minimum possible size of the interpore space.

Це значно знижує об'ємну масу готового пористого виробу і підвищує його механічну тривкість і температурну утому і дозволяє знизити енергоємність процесу.This significantly reduces the volumetric mass of the finished porous product and increases its mechanical durability and thermal fatigue and allows to reduce the energy consumption of the process.

Надалі винахід пояснюється докладним описом його виконання.In the following, the invention is explained by a detailed description of its implementation.

Вихідну шихту, підігрівають до температури 180 - 200 градусів, змочують водою, завантажують у форму і витримують при цій температурі в плині 2-х годин, що необхідно для розчинення компонентів шихти, одержання однорідної маси і збільшення поверхні клейових контактів. Висота заливання не повинна перевищувати 5095 від загального обсягу форми.The initial charge is heated to a temperature of 180-200 degrees, moistened with water, loaded into the mold and kept at this temperature for 2 hours, which is necessary for the dissolution of the components of the charge, obtaining a homogeneous mass and increasing the surface of the adhesive contacts. The height of the filling should not exceed 5095 of the total volume of the form.

Після цього форму із шихтою поміщають у нагрівальну піч і нагрівають до температури 850 - 87Оград, із швидкістю не більш 250град. у годину. Зазначена температура відповідає температурі розм'якшення основного матеріалу шихти, яку складають вулканічні гірські породи, наприклад, базальт, туф або діорит, наявність яких надає пористому матеріалу високу температурну усталеність.After that, the form with the charge is placed in a heating furnace and heated to a temperature of 850 - 87 degrees, with a speed of no more than 250 degrees. in an hour The specified temperature corresponds to the softening temperature of the main material of the charge, which consists of volcanic rocks, for example, basalt, tuff or diorite, the presence of which gives the porous material high temperature stability.

У той же час зазначена температура не перевищує температуру термічного розкладання газоутворювача, у якості якого застосовують, наприклад, силікат-брилу з іншими інгредієнтами (карбідом кремнію, кремнефтористим натрієм та будь-яким феросплавом), при цьому процес утворення пір відбувається рівномірно при поступовому наростанні грузькості.At the same time, the specified temperature does not exceed the temperature of thermal decomposition of the gas generator, which is used, for example, silicate block with other ingredients (silicon carbide, sodium silicofluoride, and any ferroalloy), while the process of pore formation occurs uniformly with a gradual increase in heaviness .

Суміш витримують у плині 30 хвилин, що необхідно для одержання високої і стійкої піни й утворенню тонких перегородок між порами, що запобігають їхнє перфорування, так що пори в готовому виробі в більшій своїй частині залишаються закритими.The mixture is kept in the flow for 30 minutes, which is necessary to obtain a high and stable foam and the formation of thin partitions between the pores, which prevent their perforation, so that the pores in the finished product remain mostly closed.

Щоб уникнути осадка піни не можна робити різких поштовхів печі в процесі нагрівання і витримки.In order to avoid foam sedimentation, it is impossible to make sharp jolts of the furnace during the heating and exposure process.

Після витримки роблять зниження температури до бОбград. і відпал у плині 1,0 - 1,5 годин. Після цього виріб поступово прохолоджують із швидкістю не більш 500град у годину до температури навколишнього середовища.After exposure, the temperature is lowered to bObgrad. and annealing in the course of 1.0 - 1.5 hours. After that, the product is gradually cooled at a rate of no more than 500 degrees per hour to ambient temperature.

Керування температурним режимом здійснюється автоматично за допомогою датчиків, установлених у нагрівальній печі.Temperature control is carried out automatically with the help of sensors installed in the heating furnace.

У порівнянні з прототипом, застосування засобу одержання пористих матеріалів дозволяє значно знизити енерговитрати на виробництво, тому що забезпечує можливість утворювання пор в низькотемпературному режимі, що у свою чергу знижує собівартість виробів і розширює можливості його застосування в цивільному будівництві.Compared to the prototype, the use of means of obtaining porous materials allows to significantly reduce energy costs for production, because it provides the possibility of forming pores in a low-temperature regime, which in turn reduces the cost of products and expands the possibilities of its application in civil construction.

Отриманий матеріал має високі фізико-механічні і теплоізоляційні властивості: тривкість отриманих виробів складає 9,5 - 10МПа при об'ємної масі 420 - 56Окг/м3.The obtained material has high physical and mechanical and heat-insulating properties: the durability of the obtained products is 9.5 - 10MPa with a bulk density of 420 - 56Okg/m3.

Застосування засобу одержання пористих матеріалів дозволяє одержувати матеріали із заздалегідь заданими фізико-механічними властивостями шляхом регулювання розміру пор у процесі виготовлення за рахунок застосування пір різноманітний ступені дисперсності і зміни швидкості та температури нагрівання шихти.The use of means for obtaining porous materials allows obtaining materials with predetermined physical and mechanical properties by adjusting the size of pores in the manufacturing process due to the use of pores of various degrees of dispersion and changing the speed and temperature of heating the charge.

Запропонований температурний режим забезпечує умови для рівномірного розвитку і розподіли пір у всьому обсязі, їхній оптимальний розмір і геометричну форму, що у свою чергу забезпечує високий ступінь однорідності готового виробу і дозволяє використовувати їх у якості конструкційних теплоізоляційних матеріалів у будівельній промисловості.The proposed temperature regime provides conditions for uniform development and distribution of pores throughout the volume, their optimal size and geometric shape, which in turn ensures a high degree of uniformity of the finished product and allows them to be used as structural heat-insulating materials in the construction industry.

Засіб одержання пористих матеріалів простий у здійсненні і може бути реалізований в умовах чинного промислового виробництва на стандартному устаткуванні з використанням стандартних вузлів і комплектуючих.The method of obtaining porous materials is easy to implement and can be implemented in the conditions of current industrial production on standard equipment using standard components and components.

Для реалізації засобу використовується сировинна суміш, основні компоненти якої провадяться промисловістю.For the implementation of the tool, a raw material mixture is used, the main components of which are produced by industry.

Claims (1)

Спосіб одержання пористих матеріалів, що включає нагрівання вихідної шихти, витримку, відпал і поступове охолодження, який відрізняється тим, що перед нагріванням вихідну шихту підігрівають до температури 180-200 градусів, змочують водою, завантажують у форму і витримують при заданій температурі протягом 2-х годин, потім нагрівають до температури розм'якшення основного матеріалу шихти, але не вище температури термічного розкладання газоутворювача, витримують протягом 30 хвилин і після чого здійснюють відпал та охолодження.The method of obtaining porous materials, which includes heating the initial charge, aging, annealing and gradual cooling, which is characterized by the fact that before heating, the initial charge is heated to a temperature of 180-200 degrees, moistened with water, loaded into a mold and kept at a given temperature for 2 hours, then heated to the temperature of softening of the main material of the charge, but not higher than the temperature of thermal decomposition of the gas generator, kept for 30 minutes, and then annealing and cooling are carried out.