ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2290379

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Имя изобретателя: Кудяков Александр Иванович (RU); Радина Татьяна Николаевна (RU); Иванов Михаил Юрьевич 
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет"
Адрес для переписки: 665709, Иркутская обл., г. Братск, ул. Макаренко, 40, ГОУ ВПО "Братский государственный университет", патентный отдел, С.В. Кварацхелия
Дата начала действия патента: 2005.07.14 

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве гранулированного теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства. Технический результат - снижение энергозатрат за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, уменьшение насыпной плотности и повышение общей пористости гранулированного теплоизоляционного материала. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала содержит, масс.%: микрокремнезем - 41,4, карамель - отход сульфатно-целлюлозной переработки древесины - 0,2-0,8, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O - 21,5, вода - остальное. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из указанной выше сырьевой смеси включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к получению пористых искусственных изделий, и может быть использовано при производстве зернистого теплоизоляционного материала, особо легкого заполнителя для бетонов промышленного и гражданского строительства.

Известен способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2177921, 2002], включающий приготовление высокомодульного жидкого стекла с силикатным модулем 4-7, грануляцию и термообработку сырцовых гранул. Высокомодульное жидкое стекло получают гидротермальной обработкой при 68-73°С и атмосферном давлении в течение 5-10 мин суспензии из кремнеземсодержащего аморфного материала микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния состава: 83-93 масс.% SiO₂ и 6-16 масс.% углеродистых примесей - графита (С) и карборунда (SiC) в щелочном растворе гидроксида натрия при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т=0,94-1,008, термообработку сырцовых гранул проводят при 350-400°С в течение 20-30 мин.

Недостатками известного способа получения являются увеличенные энергозатраты вследствие длительного режима термической обработки сырцовых гранул и повышенная насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала.

Известен способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2177462, 2001], включающий приготовление и грануляцию сырьевой смеси с последующей термообработкой. Сырьевую смесь готовят из микрокремнезема - отхода производства кристаллического кремния с размером частиц (0,01-0,1)×10^-6 м, имеющего состав: 83-93 масс.% SiO₂ и 6-16 масс.% углеродистых примесей, раствора гидроксида натрия и воды, подогретой до 85-95°С при соотношении жидкой и твердой фаз Ж/Т=0,813-1,0, а термообработку проводят при 350-400°С в течение 20-30 мин.

Недостатками известного способа получения являются увеличенные энергозатраты за счет использования подогретой воды и длительного режима термической обработки сырцовых гранул, а и повышенная насыпная плотность гранулированного теплоизоляционного материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сырьевая смесь и способ получения гранулированного теплоизоляционного материала [RU 2246462, 2003]. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду и дополнительно гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н - водный раствор метилсиликоната натрия с концентрацией 26,2% при следующем соотношении компонентов, масс.%: микрокремнезем - 41,20; раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂О - 21,38; ГКЖ-11Н с концентрацией 26,2% - 0,21-0,62; вода - остальное. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси включает приготовление суспензии из микрокремнезема, раствора гидроксида натрия и воды, гидротермальную обработку суспензии, грануляцию полученных сырцовых гранул с последующей термообработкой при 350÷400°С. При получении теплоизоляционного материала из сырьевой смеси для приготовления суспензии дополнительно используют гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость ГКЖ-11Н - водный раствор метилсиликоната натрия с концентрацией 26,2%, гидротермальную обработку суспензии проводят при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, сырцовые гранулы предварительно термообрабатывают при 100°С в течение 10 мин, а продолжительность последующей термообработки при 350-400°С составляет 10 мин.

Недостатками сырьевой смеси и способа являются повышенные энергозатраты вследствие двухстадийного режима термообработки сырцовых гранул, относительно высокая насыпная плотность и относительно низкая общая пористость гранулированного теплоизоляционного материала.

Техническим результатом изобретения являются снижение энергозатрат за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, уменьшение насыпной плотности и повышение общей пористости гранулированного теплоизоляционного материала.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала включает микрокремнезем, раствор гидроксида натрия и воду, причем она дополнительно содержит карамель - отход сульфатно-целлюлозной переработки древесины при следующем соотношении компонентов, масс.%: микрокремнезем - 41,4; карамель - 0,2-0,8; раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% в пересчете на Na₂O - 21,5; вода - остальное.

Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси характеризуется тем, что включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.

Микрокремнезем конденсированный представляет собой пылевидный материал, состоящий из ультрадисперсных частиц сферической формы, получаемый в процессе газоочистки печей при производстве кремнийсодержащих сплавов.

Микрокремнезем получают путем отбора материала с рукавных или электрических фильтров системы газоочистки печей. Микрокремнезем имеет насыпную плотность в пределах 150-300 кг/м³, удельную поверхность 2500-3400 м²/кг и следующий химический состав (масс.%): SiO₂ - 90,79; Al₂О ₃ - 0,79; Fe₂О₃ - 0,45; CaO - 0,36; MgO - 1,08; Na₂O - 0,43; К₂О - 0,36; потери при прокаливании - 4,38.

Свойства микрокремнезема соответствуют требованиям ТУ 5743-048-02495332-96.

Карамель является отходом сульфатно-целлюлозной переработки древесины и представляет собой шлакоподобные куски темно-коричневого цвета, легко размалываемые в порошок и растворимые в щелочах. Карамель отлагается на стенках реакторов в процессе инверсии предгидролизата (обработанной водной средой при температуре 170°С древесной щепы). Инверсия (кислотная обработка) длится 10-12 часов при температуре 95-100°С и концентрации кислоты (H₂SO₄) 0,4-0,6%. Среднемассовая молекулярная масса карамели =4000. Степень полидисперсности (соотношение среднемассовой и среднечислительной молекулярных масс) /_n=2,2. Формула макромолекулы карамели построена из фенилпропановых структурных единиц С₆-С₃ . Элементный состав карамели (масс.%): углерод - 63,6; водород - 6,3; кислород - 30,1.

Свойства карамели соответствуют требованиям ТУ 13-7308058-08-88.

Свойства раствора гидроксида натрия соответствуют требованиям ГОСТ 2263-79. Гидроксид натрия может быть использован в виде водного раствора различной концентрации. Концентрация раствора гидроксида натрия в составе сырьевой смеси 45,22%, а его количество указано в пересчете на Na₂ O.

Вода соответствует требованиям ГОСТ 23732-79.

Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала заключается в следующем: необходимое количество микрокремнезема, карамели, раствора гидроксида натрия и воды перемешивают в течение 1-1,5 мин до получения суспензии. Далее гидротермальной обработкой суспензии при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин получают высокомодульную жидкостекольную композицию, которая поступает в экструдер. Сформированные сырцовые гранулы опудриваются микрокремнеземом и поступают на термообработку в сушильный барабан. Термообработка заключается в низкотемпературном вспучивании сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.

В таблице 1 приведены сравнительные результаты предлагаемого и известного способов.

В таблице 2 приведены показатели качества предлагаемого и известного материалов.

Таблица 1.
Показатели	Способ
	известный	предлагаемый
Количество стадий термообработки, шт.	2	1
Общее время термообработки, мин	20	10

 

Таблица 2.
Показатели	Материал
	известный	предлагаемый
Насыпная плотность, кг/м3	80-120	71,2-111,6
Общая пористость, %	78-90	93,4-95,1

Представленные в таблицах 1-2 данные свидетельствуют о том, что предлагаемые сырьевая смесь и способ позволяют снизить энергозатраты за счет исключения стадии предварительной термообработки сырцовых гранул, а и на 7-11% снизить насыпную плотность и на 5,7-19,7% повысить общую пористость гранулированного теплоизоляционного материала.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сырьевая смесь для получения гранулированного теплоизоляционного материала, включающая микрокремнезем, раствор гидроксида натрия с концентрацией 45,22% и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карамель - отход сульфатно-целлюлозной переработки древесины, при следующем соотношении компонентов, мас.%.

Микрокремнезем	41,4
Карамель	0,2-0,8
Раствор гидроксида натрия
с концентрацией 45,22% в пересчете на Na2O	21,5
Вода	Остальное

2. Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала из сырьевой смеси по п.1, характеризующийся тем, что включает приготовление суспензии из компонентов смеси, гидротермальную обработку ее при 80-90°С и атмосферном давлении в течение 10-15 мин, грануляцию и последующую термообработку сырцовых гранул при 350-400°С в течение 10 мин.

Версия для печати
Дата публикации 17.01.2007гг

---

---