Способ получения поризованногосиликатного материала

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 t ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 290679 (21) 2787044/29-33 (51)М. КЛ.

Ф с м,, б:: с." ». с присоединением заявки ¹

{23) Приоритет

С 03 С 11/00

С 03 С 3/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовамо 23Я381. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 25,03,81 (53) УДК 666. 199 (088. 8) l .1

И.Д. Тыкачинский, Л. К. Тимофеева, М. В. Недо еева, 4 -ОК."

Т. С. Матвеева и И. В. Блинова

5 р . !

ЧЖ ! !

Государственный научно-исследовательский институ ---- .. стекла

{72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИЗОВАННОГО

СИЛИКАТНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству пориэованных силикатных материалов.

Известен способ получения поризо,ванного силикатного материала, вклю чающий нагревание до 1000-1200 С тонкоизмельченной смеси горной породы (базальта, диабаэа-или диорита) с гаэообразователем (углерод элементарный или в виде соединений), ваненивание при температуре больше тем-. пературы начала стеклования, но ниже температуры плавления горной породы и отжиг (11 . 15

Этот способ характеризуется большой продолжительностью каждой из стадий технологического процесса, что требует соответствующего усложнения 20 технологии.

Получаемый по этому способу поризованный материал обладает недостаточной механической прочностью, вследствие того, что при измельчении горной породы до тонины 3000-8000 см /r кристаллические образования в 200700 мкм разрушаются с образованием ,значительного количества дефектов структуры, например микротрещин. 30

Известен способ получения пориэованного силикатного материала, включающий нагревание до 950-1100оC смеси порошка стекла с гаэообразователем (SfC + Sn0g или йаеСОз ), вспенивание, охлаждение до температуры кристаллизации стекла, кристаллизацию и отжиг материала (2}.

Введение дополнительной стадии (кристаллизации) усложняет технологический процесс, однако механическая прочность материала на сжатие остается невысокой, всего 100 бар

10 МПа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения пориэованного силикатного материала путем плавления шихты на основе недефицитных .материалов, варки стекла, приготовления гранулята из расплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, при этом смесь нагревают до 700-850 С со скоростью

200 в ч, вспенивают в течение 1 ч

-и отжиг материала производят со скоростью 100 в ч (3).

Недостатком способа является большая продолжительность каждой иэ ста-

814917 дий технологического процесса, что требует соответствующего усложнения технологии, а полученный материал характеризуется сравнительно низкой механической прочностью: при объемной массе 200 кг/м предел прочносЪ ти при сжатии составляет 0 49

1

0,98 МПа, при 400 кг/м — 1,47

2,94 МПа.

Цель изобретения — повышение прочности материала и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, .что в способе получения поризованного силикатного материала путем плавления сырья, приготовления гранулята из расплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, приготовление гранулята осуществляют из расплава пироксенсодержащих пород, нагревание смеси ведут со скоростью 20

200-400 С в мин, а вспенивание — при о температуре на 20-60 >C ниже верхней температуры кристаллизации расплава.

Использование в качестве исходного недефицитного сырья пироксенсодержащих горных пород обусловлено тем, что температурный интервал кристалли эациии (820-1200 С) твердых растворов на основе пироксена совпадает с известным интервалом вспенивания (700-1100 С). Выделяющиеся при температурах вспенивания кристаллы пироксеновой фазы армируют стенки пор, .так как их размеры меньше толщины стенки пор и составляют 0,2-0,5 мкм.

Это повышает прочность на сжатие поризованного материала.

Выбор интервала вспенивания в области 1200О С вЂ” (20-60вС) связан с интенсификацией процессов диссоциации и выгорания газообраэователя в этом интервале, приводящих к появлению новых поверхностей раздела (газрасплав стекла, твердая частица газообраэователя — расплав стекла), стимулирующих процесс кристаллизации 45 с образованием ситаллоподобной структуры стенок пор.

Вспенивание необходимо осуществлять именно в указанном интервале температур в силу следующих причин: при температурах выше 1180оС наблюдается образование значительного количества жидкой фазы вследствие частичного растворения образовавшихся кристалликов и в результате структура получаемого материала будет представлена редкими крупными кристаллами, вызывающими в сочетании с пониженной вязкостью расплава деструкцию тенок пор, что обусловливает понижение механической прочности, при температуре 60 ниже 1140ОС не образуется нужного количества жидкой фазы и получаемый материал имеет текстуру рыхлого спека.

Время выдержки в предложенном температурном интервале вспенивания за- Я висит от типоразмеров получаемых изделий, также как зависит скорость нагрева,на не превышает десятков минут. Предлагается скорость нагрева до температуры вспенивания порядка

200-400 С в минуту. Такая скорость нагрева обеспечивает единовременное протекание процессов появления жидкой фазы, разложения и выгорания-газообразователя и выделение армирующих кристаллов и исключает потери газообразователя и локальную деструкцию стенок пор редкими крупными кристаллами,появляющимися начиная с 820оС и неизбежными при медленном нагреве смеси.

Для реализации предлагаемого способа используют газообразователи,характеризующиеся температурой диссоциации или выгорания выше 950 С. Такими веществами являются, например доломиты, SrCO>, карбид кремния и другие.

Сокращение времени технологического процесса получения поризованного материала обусловлено: большой скоростью нагрева исходной смеси до температуры вспенивания, непродолжительной выдержкой при вспенивании, а также исключается .время на приготовление многокомпонентной шихты из недефицитных сырьевых материалов, так как используется непосредственно любая иэ пироксенсодержащих горных пород.

Получение поризованных силикатных материалов представлено в конкретных примерах.

Пример 1. Смесь измельченного гранулята пироксено-порфиритового расплава, кристаллиэующегося в интервале 820-1200 С, с удельной поверхностью не ниже 5000 см2/г вместе с

0,8 масс.Ъ технического карбида кремния нагревали до 1180оС (120020 С) со скоростью 300С>С вминуту в пес- чаных формах, выдерживали.при указанной температуре 10 мин и отжигали до 20оС. Полученный поризованный материал имеет объемную массу 840 кг/м

3 и предел прочности на сжатие 120—

150 МПа при термостойкости не ни>хе

55 0 >С. Пример 2. Смесь измельченного гранулята диабаэового расплава, кристаллизующегося в интервале 8701200оС, с удельной поверхностью не ниже 7000 см /г и с 1 масс.Ъ техничес-, кого карбида кремния нагревали со скоростью 200ОС в минуту до 1160 С (1200-40О)., выдерживали 20 мин и отжигали. При объемной массе 720 кг/м и термостойкости не ниже 590оС, предел прочности при сжатии 100-120 МПа.

Пример 3. Смесь измельченного гранулята базальтового расплава, кристаллизующегося в интервале 8201200оC с удельной поверхностью не ниже 7000 см /г и с 1 масс.Ъ СаСО

814917

Составитель Л. Чубукова

Редактор В. Иванова Техред М.федорнак . Корректор О. Билак г

Тираж 5-20 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

Ъ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 948/35

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагревали со скоростью 400 в минуту до 1140 С (1200-600C ) и выдержива-, ли при этой температуре 30 мин, после чего отжигали. При объемной массе

600 кг/м и термостойкости 620>С, предел прочности на сжатие материала составил 110-130 МПа.

Предлагаемый способ позволяет использовать любые пироксенсодержащие горные породы (недефицитное сырье) и существенно сократить процесс по-. лучения на их основе пориэованного силикатного материала, при этом материал характеризуется повышенной механической прочностью. В сочетании с другими высокими физико-химическими свойствами, обеспеченными свойствами кристаллической фазы твердых растворов на основе пироксена, поризованный силикатный материал может использоваться.для теплоизоляции промыа-ленных агрегатов. Производство поризованного силикатного материала экономически эффективно., Вследствие сокращения времени технологического цикла получения пориэованного материала, не требуется больших производственных площадей и металлоемкого оборудования.

Формула изооретения

Способ получения пориэованного силикатного материала путем плавления сырья, приготовления гранулята из расплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, о -тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повыаения механической прочности материала и повьиаения производительности, приготовление гранулята осуществляют из расплава пироксенсодержащих пород, нагревание смеси ведут со скоростью 200"400 С в минуть|

1$ а вспенивание — при температуре йа

20-60 С ниже верхней температуры кристаллизации расплава.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2О 1. Патент Великобритании 91205896, кл. С 1 М, 1967.

2. Патент Франции Р 1427824, кл. С 04 В 2/00, 1967.

3. Демидович Б.К, Пеностекло.

Минск, "Наука и жизнь", 1975, с. 247.