Спосіб одержання пористого гранульованого матеріалу на основі кремнезему

Реферат: UA 76027 U UA 76027 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до виробництва легких пористих гранульованих теплоізоляційних матеріалів, які можуть бути використані для теплозахисту різних агрегатів, а саме у металургії в енергетичних установках, у будівництві та інших галузях. Відомий спосіб одержання гранульованого теплоізоляційного матеріалу [Патент РФ № 2177462, С04В38/00, 2001], що включає приготування й грануляцію сировинної суміші з наступною термообробкою. Сировинну суміш готують із мікрокремнезему - відходу виробництва -3 кристалічного кремнію з розміром часток (0,01-0,1)·10 м, що має склад: 83-93 мас. % SiO2 та 616 мас. % вуглецевистих домішок розчину гідроксиду натрію і води, підігрітої до 85-95 °С, при співвідношенні рідкої й твердої фаз Р/Т=0,813-1,0, а термообробку проводять при 350-400 °С протягом 20-30 хвилин. Недоліками відомого способу є відносно низька загальна пористість гранульованого теплоізоляційного матеріалу та невисока термостійкість. Найбільш близьким за сукупністю ознак до способу, що заявляється, є спосіб одержання пористого заповнювача для бетону [патент України № 85285, С04В14/00, 1994]. Сировинна суміш пористого заповнювача для бетону, що включає активний кремнеземистий матеріал, гідроксид лужного металу і воду, додатково містить мінеральний наповнювач, а як активний кремнеземистий матеріал - кременисту породу або кременистий матеріал техногенного походження, або суміш кременистої породи із кремнеземистим матеріалом техногенного походження в співвідношенні 1:1 при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: кремениста порода або кремнеземистий матеріал техногенного походження, або їхня суміш у співвідношенні 1:1 - 100; кварцовий пісок або кварцит - 1-75; глина - 1-75; гідроксид натрію - 115; бікарбонат натрію - 1-8; вода - 50-125. Спосіб одержання пористого заповнювача для бетону включає подрібнення активного кремнеземистого матеріалу, перемішування отриманого порошку з водяним розчином гідроксиду лужного металу, грануляцію отриманої суміші й спучування гранул. Приготовлену суміш подрібнених активного кремнеземистого матеріалу і мінерального наповнювача з водяним розчином гідроксиду лужного металу спочатку пропарюють у середовищі насиченої водяної пари при температурі 90-100 °С протягом 70-90 хвилин, отримані гранули перед спучуванням підсушують повітрям протягом 10-15 хвилин при температурі 100-120 °С, а спучують при температурі 500-550 °С протягом 5-20 хвилин. Недоліками відомого способу одержання пористого матеріалу як заповнювача для бетону є його відносно невисокі теплоізоляційні властивості та великі енергетичні витрати. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу одержання пористого теплоізоляційного матеріалу шляхом зміни режимів теплової обробки, що забезпечує поліпшення теплофізичних характеристик теплоізоляційного матеріалу та зниження енергетичних витрат на його виробництво. Для вирішення поставленої задачі в способі одержання пористого гранульованого матеріалу, що включає приготування сировинної суміші, її гранулювання та теплову обробку, згідно з корисною моделлю, перед гранулюванням сировинну суміш насичують вологою до 3040 % і теплову обробку проводять при температурі 270-300 °С протягом 3-3,5 хв. Спосіб здійснюється таким чином. Активний кремнеземистий матеріал, мінеральний наповнювач, глину подрібнюють кожний окремо: активний кремнеземистий матеріал до питомої поверхні 1000 см/г, наповнювач - до 4000 см/г, глину - 1000 см/г, дозують відповідно до заданих співвідношень, зачиняють розчином суміші гідроксиду натрію і бікарбонату натрію відповідних концентрацій у заданій кількості та перемішують. Отриману суміш пропарюють до вологості 3040 %, а потім гранулюють до зерен 2 мм. Гранули спучують термообробкою в сушильному барабані при температурі 270-300 °С протягом 3-3,5 хв. При температурах обробки нижче 270 °С теплопровідність кінцевого матеріалу буде значно вищою, що спричинить додаткові енергетичні втрати через такий теплоізоляційний матеріал. Температури вище 300 °С не тільки не поліпшать теплопровідність матеріалу, а й спричинять додаткові втрати енергії на підігрів потоку. При часі теплової обробки нижчим за 3 хв. й низькому вологовмісту (менше 30 %) матеріал практично не спучується, а значить має велику теплопровідність. При часі більшим за 3,5 хв. й великому вологовмісту (більше за 40 %) спостерігається нерівномірне зростання пор по об'єму. Нерівномірність розміру та хаотичність розташування пор призводять до погіршання коефіцієнту теплопровідності. Новийпористий теплоізоляційний матеріал, який одержують за способом, що заявляється, має досить низьку теплопровідність. Таким чином, параметри теплової обробки пористого теплоізоляційного матеріалу дозволяють отримати матеріал з кращими теплоізоляційними показниками, а також зменшити енергетичні затрати на виробництво матеріалу. 1 UA 76027 U 5 Спосіб був випробуваний в лабораторних умовах. Задана суміш, в якій як активний кремнеземистий матеріал використовували трепел та силікатну глибу. Для приготування мінерального наповнювача використовували кварцовий пісок з вмістом SiO 2 - 97,7 %. Також використовували алюмінієву пудру марки АСД-1 (ефективний розмір часток 91,5 мкм). Рецептурно-технологічні параметри одержання пористого теплоізоляційного матеріалу та результати випробувань наведені в таблиці. Таблиця Рецептурно-технологічні параметри одержання пористого теплоізоляційного матеріалу й результати випробувань Пропонований, мас. ч. Показники Кремениста порода або кремнеземистий матеріал техногенного походження, або їхня суміш у співвідношенні 1:1 Мінеральний наповнювач Глина Гідроксид натрію Бікарбонат натрію Алюмінієва пудра Коефіцієнт теплопровідності при 20 °С, Вт/мк 10 15 20 Прототип, мас. ч. 100 100 60-75 10-15 12-15 0,036 60-75 1-15 12-15 0,15 Активний кремнеземистий матеріал, мінеральний наповнювач подрібнюють кожний окремо: активний кремнеземистий матеріал до питомої поверхні 1 тис. см/г, наповнювач - до 4 тис. см/г, дозують відповідно до заданих співвідношень, зачиняють розчином суміші гідроксиду натрію відповідних концентрацій у заданій кількості та перемішують. Після стадії насичення вологою до 30 % та 40 % до суміші додають алюмінієву пудру, перемішують 10 хвилин, гранулюють а потім піддають тепловій обробці 3 та 3,5 хвилини відповідно при температурі 270 та 300 °С. Теплопровідність визначалася методом динамічного калориметра. При заданих параметрах теплової обробки теплопровідність склала 0,038 та 0,036 Вт/(м·К), щільність матеріалу 3 дорівнювала 990 та 980 кг/м . Таким чином, запропоновані параметри теплової обробки дозволяють отримати матеріал з кращим коефіцієнтом теплопровідності, що надає можливість використовувати його як теплоізоляції. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб одержання пористого гранульованого матеріалу на основі кремнезему, що включає приготування сировинної суміші, її гранулювання та теплову обробку, який відрізняється тим, що перед гранулюванням сировинну суміш насичують вологою до 30-40 %, а теплову обробку проводять при 270-300 °С протягом 3-3,5 хвилин. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2