Спосіб виготовлення метакаоліну

Реферат: Винахід належить до силікатної промисловості, зокрема, виготовлення метакаоліну - активної складової при отриманні покриттів на кераміці, а також активатору твердіння бетонів та розчинів на основі портландцементу з метою підвищення їх експлуатаційних властивостей при меншій кількості гідравлічного зв'язуючого. Задачею винаходу, що пропонується, є розробка способу одержання метакаоліну з підвищеною модифікуючою активністю, шляхом встановлення температурно-часового режиму, який дозволяє одержати найбільш розупорядковану активну фазу, а також зменшити енергетичні витрати на цей процес за рахунок встановлення найбільш оптимального температурного інтервалу прожарювання вихідної речовини. Поставлена задача досягається тим, що в відомому способі виготовлення метакаоліну, який включає термообробку каоліну, згідно винаходу термообробку каоліну здійснюють при температурі 720-780 °С протягом 15-20 хв., зі швидкістю піднімання температури 5-10 °С/хв. з наступним помелом продукту до залишку на ситі № 008 не більше 810 %. Спосіб виготовлення метакаоліну дозволяє знизити температуру прожарювання каоліну з 900 °С до 720-780 °С, збільшити в середньому питому поверхню на 33-44 % та підвищити активність метакаоліну на 24-40 %. UA 98387 C2 (12) UA 98387 C2 UA 98387 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до силікатної промисловості, зокрема, виготовлення метакаоліну активної складової при отриманні покриттів на кераміці, а також активатору твердіння бетонів та розчинів на основі портландцементу з метою підвищення їх експлуатаційних властивостей при меншій кількості гідравлічного зв’язуючого. Відомий спосіб виготовлення метакаоліну [Пат. № 2036886 Россия, 6 МПК С 04 В 40/00 Способ приготовления смеси для получения композиционного материала и изделия из композиционного материала / Мишель Леру [FR]; Франсуа Тутлемонд [FR]; Жан-Люк Бернар [FR], - № 4831065/33; заявл. 05.09.90; опубл. 09.06.95] з розміром часток 3-20 мкм для використання його в цементних розчинах, що включає термічну обробку каолініту в межах 700900 °С. Недоліками даного способу є надто широкий інтервал термообробки, що не дозволяє одержати достатню однорідність фазового складу та стабільність властивостей продукту. Відомий спосіб виготовлення метакаоліну [Пат. № 6290771 США, 7 МПК С 04 В 14/10 Активированный порошкообразный каолин для применения в качестве добавки к цементу и способ его изготовления / Kim М. Н. [USA]; Kwak Y. H. [USA]; Kim M. H. [USA], - № 09/264898; заявл. 09.03.99; опубл. 18.09.01] для використання його в цементних розчинах, нагрівання природного каоліну до 480 °С протягом 1 години, прожарювання в діапазоні 800-950 °С протягом меншою мірою 15 хвилин, охолодження одержаного продукту водою або повітрям та розпилення активованого каоліну з розміром часток 2 мкм. Недоліками даного способу є двостадійна термічна обробка, а також підвищені температури кінцевої стадії прожарювання, що обумовлюють високі енергозатрати. Відомий спосіб виготовлення метакаоліну [Пат. № 2138456 Россия, 6 МПК С 04 В 7/32 Огнеупорное вяжущее / Чумаченко Н. Г.; Тюрников В. В. (Россия), - № 98100467/03; заявл. 06.01.98; опубл. 27.09. 99] для використання його у складах вогнетривких бетонів, що включає термічну обробку вогнетривкої каолінітової глини в межах температур 550-600 °С. Недоліком даного способу є низькі температури термообробки каоліну, що у виробничих умовах призводить до неповної дегідратації глинистого мінералу каолініту, а отже й до зниження міцності виробів з цементу. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за технічною сутністю та результатом, який досягається, є спосіб виготовлення метакаоліну [Дворкін, Л. Й. Метакаолін в будівельних розчинах та бетонах [Текст]: Монографія / Л. Й. Дворкін, Н. В. Лушнікова, Р. Ф. Рунова, В. В. 2 Троян - Київ: КНУБіА, 2007. - 216с] (прототип) з питомою поверхнею 1380-1800 м /кг та активністю за поглинанням СаО 19-25 мг/г для використання його в будівельних розчинах та бетонах, що включає прожарювання каоліну в інтервалі температур 500-900 °С. Недоліком прототипу є дуже широкий інтервал термообробки, а також низька питома поверхня та невисока активність одержаного продукту. Задачею винаходу, що пропонується, є розробка способу одержання метакаоліну з підвищеною модифікуючою активністю, шляхом визначення температурно-часового режиму, який дозволяє одержати найбільш розупорядковану активну фазу, а також зменшити енергетичні витрати на цей процес за рахунок встановлення найбільш оптимального температурного інтервалу прожарювання вихідної речовини. Поставлена задача досягається тим, що в відомому способі виготовлення метакаоліну, який включає термообробку каоліну, згідно винаходу термообробку каоліну здійснюють при температурі 720-780 °С протягом 15-20 хв. зі швидкістю піднімання температури 5-10 °С/хв. з наступним помелом продукту до залишку на ситі № 008 не більше 8-10 %. Приклад. Виготовлення метакаоліну здійснюють шляхом термічної обробки незбагаченого каоліну при температурі нагріву 750 °С протягом 20 хв., при цьому швидкість зростання температури складає 8 °С/хв. Прожарений продукт піддають помелу до залишку на ситі № 008 не більше 8 %. Властивості одержаного метакаоліну приведені в табл. 1 Таблиця 1 Компоненти 1 720 2400 30 Температура прожарювання, °С 2 Питома поверхня, м /кг Активність за поглинанням СаО, мг/г 1 № досліду 2 3 750 780 2600 2550 35 31 Прототип 500-900 1380-1800 19-25 UA 98387 C2 5 10 15 Встановлено, що при термічній обробці каоліну при температурі 720-780 °С спостерігається максимальна аморфізація матеріалу та найбільш високі показники активності матакаоліну за рахунок повного руйнування кристалічної решітки каолініту з виділенням аморфного оксиду алюмінію та кремнезему, які знижуються після термічної обробки каоліну при 780 °С. Окрім того, для одержання високоактивного метакаоліну необхідний прискорений нагрів до максимальних температур зі швидкістю не менше 5 °С/хв., що сприяє інтенсивному руйнуванню агломератів шаруватих каолінітових структур. Більш повільне видалення кристалічнопов'язаної води із структури каолініту в меншому ступені сприяє руйнуванню і активність одержаного продукту знижується. Таким чином, спосіб одержання метакаоліну дозволяє знизити температуру термообробки каоліну з 900 °С до 720-780 °С, збільшити в середньому питому поверхню на 33-44 % та підвищити активність метакаоліну на 24-40 %. Метакаолін може бути використаний як активна складова при отриманні забарвлених покриттів на кераміці, а також активної модифікуючої добавки, що вводиться в цементні розчини та бетони з метою підвищення їх пуцоланової активності. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 Спосіб виготовлення метакаоліну, що включає термообробку каоліну, який відрізняється тим, що термообробку проводять при температурі 720-780 °С протягом 15-20 хв. зі швидкістю піднімання температури 5-10 °С/хв. з наступним помелом прожареного продукту до залишку на ситі № 008 не більше 8-10 %. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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