Сировинна суміш для одержання пористих матеріалів

Сировинна суміш для одержання пористих теплоізоляційних матеріалів, що включає вулканічну гірську породу, карбід кремнію, кремнефтористий натрій, яка відрізняється тим, що додатково містить силікат-брилу і феросплав при такому співвідношенні компонентів, мас % кремнефтористий натрій 2,0-6,0 карбід кремнію 0,1-1,5 силікат-брила 8,0-32,0 феросплав 0,1-1,0 вулканічна гірська порода решта Винахід належить до складів сировинної суміші для одержання пористих матеріалів, призначених для виготовлення конструкційних теплоізоляційних виробів для цивільного і промислового будівництва Особливості структури і теплофізичних властивостей пористих матеріалів на основі природних склоутворюючих матеріалів ставлять їх у ряд найбільш сучасних теплоізоляційних матеріалів Зрослі вимоги до якості будівництва, що ведеться, обумовлюють необхідність розробки матеріалів, що володіють комплексом властивостей, які задовольняють умовам їхньої експлуатації, зокрема високою механічною тривкістю, низьким коефіцієнтом теплопровідності ВІДОМІ склади сировини для виробництва піноскла і подібних йому матеріалів, що містять у якості основотворчих такі вулканічні гірські породи як туф, перліт, пемза в сполученні з різноманітними добавками, що містять луг, і газоутворювачі (А С СРСР № 1818314 від 31 07 90 р МКВ С04В 14/04) Для матеріалів, отриманих із таких складів характерні низька МІЦНІСТЬ властивості, висока теплопровідність, низька температурна усталеність, що знижує їхню ГІДНІСТЬ як теплоізоляційних матеріалів Використання в складах сировинних сумішей для виробництва пористих теплоізоляційних матеріалів у якості основотворчого компонента таких вулканічних гірських порід як базальт, діабаз і ш дозволяє підвищити МІЦНІСТЬ виготовлених із них поризованих матеріалів, проте такі теплоізоляційні матеріали мають високу собівартість, обумовлену великим теплоспоживанням процесу плавлення, унаслідок чого, незважаючи на широку сировинну базу, провадяться в невеличких кількостях через великі витрати електроенергії для їхнього виробництва Тому дуже актуальної є розробка нових сировинних сумішей, що передбачають не тільки поліпшення фізико-механічних властивостей поризованих матеріалів, але і потребуючих мінімальних енергетичних витрат для їхнього виробництва, використання недефіцитного місцевої сировини Найбільше близьким по технічній сутності і результату, що досягається є склад сировинної суміш для одержання поризованих матеріалів, що включає вулканічну гірську породу, карбід кремнію, кальциновану соду і кремнефтористий натрій при такому співвідношенні компонентів, мас % вулканічна гірська порода 85,5-88,5 карбід кремнію 2,5-3,3 кальцинована сода 7,5-9,0 кремнефтористий натрій 1,5-2,2 (А С СРСР № 1766856 від 31 01 91 р МКВСОЗ С 11/00) Для виготовлення будівельних виробів шихту нагрівають до температури 1200 С, при цьому активізується процес коалесценсм пухирів, і в міру дальшого їх укрупнення структура піни руйнується У охолодженому стані матеріал, який виготовлений з цієї сировинної суміші має поряд із множиною дрібних осередків великі раковини невизначеноі форми Недоліком відомої шихти є те, що для виробів із подібною структурою характерна висока тепло ю о> ю ю ю 55595 провідність, низька механічна тривкість, що знижує їхню ГІДНІСТЬ як теплоізоляційних матеріалів В основу винаходу поставлено задачу створення такої сировинної суміш, застосування якої дозволило б підвищить механічну тривкість поризованого матеріалу, при цьому знижати його теплопровідність Поставлена задача вирішується тим, що сировинна суміш для одержання пористих теплоізоляційних матеріалів, що включає вулканічну гірську породу, карбід кремнію, кремнефтористий натрій, стосовно винаходу додатково містить силікатглибу і феросплав при такому співвідношенні компонентів, мас % Кремнефтористий натрій 2,0-6,0 Карбід кремнію 0,1-1,5 Силікат-брила 8,0-32,0 Феросплав 0,1-1,0 Вулканічна гірська порода решта Введення до складу вихідної сировинної суміші силікату-брили в сполученні з феросплавом дозволяє одержати розплав, із грузькістю, оптимальної для утворення стійкої піни при температурі, яка менша температури інтенсивного розпаду газоутворювача Ці добавки дозволяють проводити формування елементарних осередків у скломасі, яка знаходиться в пластично-в'язкому стані з однаковою швидкістю, що забезпечує рівномірний розподіл пір по всій масі поризованого матеріалу, одержувати пшоматеріали з рівномірно замкнутою однорозмірною міжопористою структурою по всьому обсязі матеріалу, що значно покращує його структуру і значно підвищує механічну тривкість Сукупність запропонованих компонентів суміші в зазначених межах їхнього утримання , дозволяє робити успенювання при температурі розм'якшування основного компонента шихти і не вище температури термічного розкладання газоутворювача Це дає можливість використання в якості склоутворювача таких широко поширених тугоплавких гірських порід як базальт, діабаз, наявність яких надає поризованому матеріалу високу температурну усталеність, при цьому розмір пір значно знижуються, чим досягається збільшення об'ємної маси пористого матеріалу, забезпечуючи тим самим збільшення тривкості отриманого матеріалу і зниження його теплопровідності Утворена високопориста структура закріплюється швидким твердінням маси в процесі охолодження Крім того добавка феросплава сприяє зниженню поверхневого натягу розплаву, що також позитивно впливає на розвиток структури поризованого матеріалу, сприяє підвищенню усталеності піни й утворенню тонких перегородок між бульбашками, запобігаючи їхньому перфоруванню, так що пори матеріалу в більшій своїй частині залишаються закритими Це сприяє, зберіганню структури піни після її охолодження і позитивно впливає на зниження теплопровідності поризованого матеріалу Суміш готують змішуванням розмолотого природного вулканічного матеріалу, у якості якого використовують доступні місцеві матеріали, утому числі такі як туф, базальт і ш до одержання порошку з питомою поверхнею 3000-5000 см2/г іншими інгридієнтами здрібненою силікатом-брилою, карбідом кремнію, кремнефтористим натрієм і будь яким феросплавом, у якості якого можуть бути використані феросиліциум Склади сумішей приведені в таблиці 1 Таблиця 1 НАЙМЕНУВАННЯ КОМПОНЕНТІВ ВУЛКАНІЧНА ГІРСЬКА ПОРОДА ТУФ, БАЗАЛЬТ СИЛІКАТ-ГЛИБА ТУ 13078-81 КАРБІД КРЕМНІЮ, ТУ 2-036-804-79 КРЕМНЕФТОРИСТИЙ НАТРІЙ, ГОСТ 87-77 ФЕРОСПЛАВ КРЕМНІЯ ГОСТ 1415-78 КАЛЬЦИНОВАНА СОДА ГОСТ 1302-76 ПРИКЛАДИ ЗАПРОПОНОВАНОГО СКЛАДУ 1 2 3 4 5 КОНТРОЛЬНИЙ СКЛАД 6 86,5 90,3 69,0 65,5 60,0 54,1 8,0 28,0 29,0 32,0 35,0 0,1 0,8 1,2 1,5 1,7 3,0 1,5 2,0 4,0 6,0 7,2 2,2 0,1 0,2 0,3 0,5 2,0 8,5 Отриману суміш перемішують до однорідного складу, завантажують у форму і нагрівають у печі до температури ВІДПОВІДНІЙ температурі розм'якшення основного матеріалу шихти - 850-870°С ( у залежності від того яка вулканічна гірська порода узята в якості основотворчої) із швидкістю 250°С/год Суміш витримують при кінцевій температурі протягом ЗО хвилин, потім знижують температуру до 600°С і роблять отжиг протягом 1,0-1,5 годин Після ЦЬОГО матеріал охолоджують з швидкістю не більш 500°С/год, при цьому забезпечується висока усталеність піни при швидкій її стабілізації Утворена високопориста структура закріплюється швидким твердінням маси в процесі охолодження 55595 У результаті одержують матеріал із рівномірно розподіленим по обсязі дрібними порами правильної форми при відсутності розірвань між перегородками Отриманий матеріал легко опрацьовується Властивості отриманого поризованого матеріалу були вивчені по відомих методиках (Сухарев М Ф , Майзель І Л , Сандлер В Г- Виробництво теплоізоляційних матеріалів, Москва, вища школа, 1981 -231 с ) Для проведення ІСПИТІВ були виготовлені зразки - кубики розміром 100x100мм, і визначена об'ємна маса, межа тривкості на стиск, теплопровідність Властивості поризованого матеріалу, який отримується з запропонованого складу сировини і поризованого матеріалу, отриманого з відомого складу, приведені в таблиці 2 Таблиця 2 Приклади складів, який пропонуються Найменування показників прототип 1 Температура успенювання, °С Об'ємна маса, кг/м'5 Межа тривкості при стиску, Мпа Теплопровідність, Вт/(м ДО) 2 3 4 5 1100 860 860 860 840 920 300 700 620 500 400 1200 20 25 18 20 0,5 16,5 0,4 0,12 0,07 0,1 0,01 0,18 Як очевидно з таблиці, запропонований склад сировинної суміші дозволяє виготовляти поризовані теплоізоляційні матеріали при температурі 860 °С Це дає можливість використовувати в якості основотворчих такі тугоплавкі природні матеріали як базальт і ш , що дозволяє знизити теплозатрати на їх виробництво та розширити сировинну базу Отримані теплоізоляційні матеріали мають високі фізико-механічні властивості Як випливає з таблиці 2 з запропонованої сировинної суміші може бути виготовлене піноскло і близькі до його властивостей поризовані матеріали з об'ємною масою 420-760 кг/м3, що володіють механічною тривкістю і теплозахисними властивостями, які значно переважають ВІДОМІ матеріали Межі утримання компонентів, які заявляються у складі суміші, є оптимальними При утриманні компонентів у суміші в межах інших, що заявляються, не забезпечується успенювання при температурі розм'якшення компонента, що основоутворюють, і не вище температури термічного розкладання газоутворювача При утриманні компонентів у суміші в межах вище що заявляються, погіршується структура поризованого матеріалу, зростає число КІЛЬКІСТЬ перфорованих великих пір, знижується механічна тривкість Запропонована сировинна суміш, проста у здійсненні і може бути реалізована в умовах промислового виробництва для широкого використання для одержання поризованих матеріалів Основною передумовою для широкого використання запропонованого складу сировини де є необмежені мінеральні сировинні ресурси для їхнього виробництва , у т ч із місцевих гірських порід, значне зниження енергоємності процесу для їхнього одержання з високоплавких матеріалів, що основоутворюють, високі фізико-механічні властивості, отриманих із них матеріалів, що дозволяють використовувати їх у якості конструкційних теплоізоляційних матеріалів у будівельній промисловості Джерела інформації 1 А С СРСР № 1818314 от 31 07 90 р (МКВ С 04 В 14/04), -аналог 2 А С СРСР № 1766856 от 31 01 91 р (МКВ С 03 С 11/00), -прототип Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24