Сировинна суміш для виготовлення пористих склокристалічних матеріалів

Реферат: Винахід належить до будівельної галузі, зокрема до сировинної суміші для виготовлення пористих склокристалічних матеріалів, яка може бути використана для отримання конструкційно-теплоізоляційного та звукоізоляційного матеріалу. Сировинна суміш містить, мас. %: розмелений склобій 85-95, гранульований доменний шлак 5-15. UA 106006 C2 (12) UA 106006 C2 UA 106006 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до будівельної галузі, зокрема до сировинної суміші для виготовлення пористих склокристалічних матеріалів, яка може бути використана для отримання конструкційно-теплоізоляційного та звукоізоляційного матеріалу. Відома сировинна суміш для отримання піношлакостекол на основі звареного при температурах 1450-1550 °C склогранулята з використанням доменних шлаків Нижньотагільського і Новотульского металургійних заводів [Сентюрин Г.Г., Егорова Л.Г., Ришина В.А. К вопросу получения пеностекол с малым объемным весом // Всесоюз. совещ. "Использование недефицитных материалов в стекольном производстве": Сборник материалов М., 1971. - С. 98-103]. Недоліком відомої суміші є висока температура варки стекол з наступною грануляцією та 2 низька міцність на стиск (15-40 кгс/см ) отриманих піношлакостекол. Відома також сировинна суміш, яка включає гранульований доменний шлак 5-30 %, шлак ТЕС 52-89 %, глину (з числом пластичності 17) 5-15 % та кокс 1-3 %. [А. с. 1625846 СССР, МПК С04В18/04. Сырьевая смесь для получения легкого заполнителя / Пыльник Э.В., Оруджев Ф.М., Мамедов Г.Н. - № 4604417; заявл. 09.11. 88 опубл. 07.02. 91] Отриманий легкий заповнювач характеризується відносно великою міцністю на стиск (56-72 2 кгс/см ), проте його виготовлення передбачає використання високих температур (1080-1120 °C). Найбільш близьким до запропонованого винаходу за технічною суттю та досягуваним результатом є сировинна суміш, що містить розмелене скло, карбонатний піноутворювач та висококремнеземисту глину із вмістом оксиду силіцію 72-82 % при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: карбонатний піноутворювач - 1,5-2,0; висококремнеземиста глина 4,5-6,0; мелене скло - решта. [Пат. 2149146 Российской Федерации, МПК С03С11/00. Шихта для получения пеностекла / В.И. Наумов, Е.С. Ахлестин, В.В. Гимик, Е.П. Головин, В.П. Сучков - № 98123286/03; заявл. 21.12.98; опубл. 20.05.00.] (прототип) Недоліками прототипу є: - використання як піноутворювача карбонату кальцію з високою температурою декарбонізації (850 °C), що сприяє утворенню залишкових включень крейди (вапняку) в матеріалі, призводить до нерівномірної пористості виробів та знижує їх міцність; - низька міцність на стиск. Задачею винаходу є розробка складів сировинної суміші з використанням дешевої та недефіцитної сировини для виготовлення склокристалічних матеріалів з високими фізикомеханічними показниками, зокрема, високою міцністю, що досягається шляхом одержання рівномірної дрібнопористої структури та утворенням у випаленому матеріалі кристалічних фаз. Поставлена задача вирішується тим, що відома сировинна суміш, що включає розмелений бій скла та пороутворювач, відповідно до винаходу, як пороутворювач вона містить гранульований мартенівський шлак, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: розмелений склобій 85,0-95,0; мартенівський шлак 5,0-15,0. Як сировину використовуються розмелений бій скла та мартенівський шлак, що є відходом металургійної галузі (склад шлаку наведено в таблиці 1). За даними рентгенофазового аналізу проб мартенівського шлаку була встановлена досить висока концентрація гідросилікату та карбонату кальцію в його складі, що, вірогідно, є результатом взаємодії вільного вапна з атмосферним повітрям. Диференційно-термічним аналізом проб шлаку виявлено суттєві втрати ваги (7,5 %) в інтервалі температур 300-800 °C. Також, на дериватограмі спостерігались ендоефекти: перший з мінімумом в температурному інтервалі 420-430 °C, пов'язаний з дегідратацією гідросилікату кальцію складу афвілліта, що міститься в шлаку, який, крім того, можна частково віднести і до розкладання Mg(OH)2; другий - при 780-800 °C, пов'язаний з декарбонізацією кальциту. Тому присутність в розробленій суміші мартенівського шлаку сприяє спіненню матеріалу при температурах до 725-800 °C за рахунок проходження процесів дегідратації і декарбонізації. 50 Таблиця 1 Хімічний склад мартенівського шлаку, мас. % SiO2 Аl2О3 СаО MgO 28,00 6,50 16,10 15,00 МnО 3,00 Найменування компонентів FeO Fe2O3 Сr2О3 K2О 20,36 2,00 0,24 Na2O сл. ТiО2 0,30 В.пп. 8,50 Сума 100 Розроблену суміш готують змішуванням до однорідного стану попередньо розмелених до питомої поверхні 3000 см /г бою віконного скла та пороутворювача. Після чого її завантажують у 1 UA 106006 C25 10 15 20 металеві форми і нагрівають у печі до температури початку процесу газоутворення (725-800 °C) та витримують до закінчення утворення пор. Отриманий таким чином пористий матеріал направляють на відпал. Оптимальна температура спінювання залежить від заданих параметрів: об'ємної ваги, міцності на стиск, характеру розподілу пор у склокристалічному матеріалі та кількості мартенівського шлаку у суміші. При температурах, нижче 725 ºС, в'язкість розплаву є досить високою, внаслідок чого гази, що утворюються, не здатні інтенсивно спінити скломасу, а при температурах вище 800 ºС - в'язкість розплаву знижується, внаслідок чого відбувається коалесценція газових бульбашок і безперешкодне їх видалення із скломаси. Властивості отриманих матеріалів визначають за відомими методиками [Пеностекло (производство и применение) / Φ.Шилл, пер. с чешского Г.М. Матвеев. - М.: Стройиздат, 1965. 307 с] Для визначення об'ємної ваги були виготовлені зразки-кубики 50×50×50 мм. Лінійні розміри таких зразків вимірювали з точністю до 0,1 мм за допомогою штангенциркуля, масу з точністю до 0,1 г визначали на аналітичних терезах, після чого розраховували об'ємну вагу дослідних зразків. Міцність на стиск вимірюють на спеціальних механічних або гідравлічних машинах, на яких можливо рівномірно та безперервно збільшувати та вимірювати навантаження з точністю, принаймні, ±1 %. При цьому тиск підвищується зі швидкістю 1/20-1/30 від очікуваного максимального значення за 1 с. Склади дослідних сумішей та результати випробувань наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Склади сумішей та властивості отриманих пористих матеріалів Компоненти Розмелений бій скла Мартенівський шлак Карбонатний піноутворювач (вапняк) Глина висококремнеземиста Властивості Температура отримання, С Об'ємна вага кг/м Міцність на стиск, кгс/см 25 Відношення компонентів, в мас. % 2 3 Прототип 90,0 85,0 93,5 10,0 15,0 1 95,0 5,0 2,0 4,5 Показники властивостей 725 750 725 750 725 750 720-750 700 120 420 60 350 47 220 15 400 25 340 20 210 25 За результатами аналізу властивостей отриманих пористих матеріалів встановлено, що 2 2 вони на відміну від прототипу (25 кгс/см ) мають більшу міцність на стиск (60 кгс/см ) за рахунок одержання рівномірної дрібнопористої (діаметр пор 0,2-2 мм) структури. Таким чином, запропоновані склади сумішей забезпечують можливість отримання із недефіцитної вторинної сировини міцних та легких матеріалів для виготовлення закладних тепло- та звукоізоляційних виробів для будівельної та інших галузей. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 Сировинна суміш для виготовлення пористих склокристалічних матеріалів, що включає розмелений бій скла та пороутворювач, яка відрізняється тим, що як пороутворювач вона містить гранульований мартенівський шлак при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: розмелений бій скла 85-95 гранульований мартенівський 5-15. шлак 2 UA 106006 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 3