Спосіб одержання піносилікатного матеріалу з замкнутими порами, переважно з відходів, і матеріал, одержаний за допомогою цього способу

1 Спосіб одержання, переважно з ВІДХОДІВ, пшосилікатного матеріалу з замкнутими порами шляхом перемішування здрібненого силікату, газоутворюючого матеріалу і лужного розчину, гомогенізації, гранулювання і термообробки одержаної суміші, який відрізняється тим, що до 100 ваг частин порошкоподібного силікату з питомою поверхнею 2000-8000 см2/г, переважно скляного бою, ВІДХОДІВ емалевої фрити, ВІДХОДІВ формува льної суміші, керамічних ВІДХОДІВ, органічних або неорганічних силікатних ВІДХОДІВ або їх суміші, додають 1-10 ваг частин газоутворюючого матеріалу з розміром частинок 10-100 мкм, переважно меленого вапняку і/або доломіту, і/або магнезиту, і/або вітериту, гомогенізують одержану суміш і додають 0,5-15 ваг частин монтморилоніту і/або серпентину, і/або глинозему, і/або гідроксиду алюмінію, 0,5-2 ваг частин пдрофосфату лужного металу або дипдрофосфату лужного металу або суміші фосфату лужного металу і силікату натрію у вигляді водного розчину, 0,01-5 ваг частин оксиду рідкісноземельного металу або суміші таких оксидів, потім одержану суміш гомогенізують і гранулюють, далі піддають попередньому сушінню, покривають 1-5 ваг частинами оксиду титану і/або гідрооксиду титану, і/або гідрооксиду алюмінію, після чого піддають термообробці при температурі 720-1000°С 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що гомогенізовану суміш здрібненого силікату, газоутворюючого матеріалу, монтморилоніту і/або серпентину, і/або глинозему, і/або гідроксиду алюмінію, пдрофосфату лужного металу або дипдрофосфату лужного металу або суміші фосфату лужного металу і силікату натрію у вигляді водного розчину і оксиду рідкісноземельного металу або суміші таких оксидів перед гранулюванням зволожують водою 3 Спосіб за пп 1 або 2, який відрізняється тим, що використовують монтморилоніт і/або серпентин, активований 1-10 ваг % розчину гідроксиду лужного металу або карбонату металу 4 Спосіб за будь-яким з пп 1-3, який відрізняється тим, що до суміші монтморилоніту і/або серпентину, і/або глинозему, і/або гідроксиду алюмінію, пдрофосфату лужного металу або дипдрофосфату лужного металу або суміші фосфату лужного металу і силікату натрію у вигляді водного розчину і оксиду рідкісноземельного металу або суміші таких оксидів додатково додають 0,2-3 ваг частин гідроксиду лужного металу або карбонату металу у вигляді 1-10 ваг % розчину 5 Спосіб за будь-яким з пп 1-4, який відрізняється тим, що до суміші монтморилоніту і/або серпентину, і/або глинозему, і/або гідроксиду алюмінію, пдрофосфату лужного металу або дипдрофосфату лужного металу або суміші фосфату лужного металу і силікату натрію у вигляді водного розчину і оксиду рідкісноземельного металу або суміші таких оксидів додатково додають 0,1-5 ваг частин забарвленого оксиду металу або суміші таких оксидів або оксиду важкого металу або суміші таких оксидів 6 Спосіб за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що після термообробки при температурі 720-1000°С поверхню одержаних гранул покривають плівкою з використанням 0,1-1 ваг % полімеру або синтетичної смоли 7 Спосіб за будь-яким з пп 1-6, який відрізняється тим, що поверхню гранул після термообробки при температурі 720-1000°С покривають епоксидною смолою 8 Спосіб за будь-яким з пп 1-5, який відрізняється тим, що після термообробки при температурі 720-1000°С 90-50 ваг частин гранул перемішують з 10-50 ваг частинами органічного або неорганічного в'яжучого матеріалу 9 Спосіб за п 8, який відрізняється тим, що як в'яжучий матеріал використовують цемент, гіпс, О со Ю 59431 бітум, термопластичні або термореаісгивні полімери 10 Спосіб за будь-яким з пп 6-9, який відрізняється тим, що одержану суміш формують 11 Пшосилікатний матеріал із замкнутими порами, який відрізняється тим, що він являє собою гранули, одержані способом за п 1, з об'ємною ЩІЛЬНІСТЮ 0,3-0,45 г/см3 або лист, або інший фасонний Винахід стосується способу одержання пшосилікатного матеріалу із замкнутими порами, переважно з ВІДХОДІВ, і матеріал, одержуваний цим способом Завдяки способу згідно із даним винаходом одержують пшосилікатні гранули, які можна використовувати як ізольовано, так і в сполученні з неорганічним або органічним зв'язуючим для виготовлення листів або інших виробів з потрібною формою Одержуваний запропонованим способом матеріал характеризується невеликою питомою вагою, високою вогнестійкістю, а також прекрасними теплоізолюючими, звукоізолюючими і віброзахисними властивостями Відомий ряд способів одержання піноскла Так, у патенті Угорщини 171956 описаний спосіб виготовлення пінопласту з притертого скляного бою Згідно З ЦИМ способом, склобій змішують із здрібненими гідроксидами лужних металів, фосфорною кислотою і/або фтористим кремнієм, використовуваними як добавки для зниження температури плавлення, і здійснюють спшення в присутності газоутворювального матеріалу при температурі 600-850° С Згідно ІЗ способом, описаним у патенті США 4413907, перемішують порошкоподібне скло і різні добавки з водою, після чого одержують пшоматеріал обробкою цієї суміші в печі при високій температурі У патенті США 4734322 описаний спосіб, який відрізняється додаванням до порошкоподібного скла суміші вуглекислого кальцію і вуглекислого магнію з подальшим одержанням з продукту, що утворився, пшоматеріалу при температурі 700800° С У патенті Японії 03137038 описаний спосіб одержання піноскла, згідно з яким вихідне порошкоподібне скло змішують з 1-5ваг% вуглекислого стронцію, одержуючи потім з цієї суміші піноскла з теплоізолюючими властивостями Усі згадані вище способи мають недолік, який полягає в тому, що замкнуті пори має лише незначна частина гранул одержуваного піноскла, в результаті чого його МІЦНІСНІ властивості виявляються недостатніми і воно не може бути використане в якості матеріалу, що гасить вібрації Ціль авторів винаходу полягала в розробці способу, який дозволяє усунути недоліки відомих технологій, забезпечивши можливість одержання пшосилікатного матеріалу, який має структуру з замкнутими порами і який має високу МІЦНІСТЬ Як ВИХІДНІ матеріали для реалізації цього спо 4 виріб, що складається з 90-50 ваг частин гранул пшосилікатного матеріалу з замкнутими порами, одержаного способом за п 1, і 10-50 ваг частин органічного або неорганічного в'яжучого матеріалу 12 Пшосилікатний матеріал за п 11, який відрізняється тим, що поверхня гранул покрита 0,1-2 ваг частинами полімеру або синтетичної смоли собу використовуються порошкоподібний скляний бій, здрібнена емалева фріта, відходи формувальної суміші, керамічні відходи, а також силікатні відходи виробництва ламп накалювання або люмінесцентних ламп або ІНШІ органічні або неорганічні силікатні відходи, хоча можна застосувати і порошкоподібне скло або здрібнений силікат у їх первинній формі Таким чином, предметом даного винаходу є спосіб одержання, переважно з ВІДХОДІВ, пшосилікатного матеріалу з замкнутими порами шляхом перемішування порошкоподібного силікату, газоутворювального матеріалу і лужного розчину, зволоження при необхідності цієї суміші водою і далі гомогенізації, гранулювання і термообробки одержаної суміші Запропонований спосіб відрізняється тим, що до ЮОваг частин порошкоподібного силікату, переважно ВІДХОДІВ порошкоподібного скла, здрібненої емалевої фріти, ВІДХОДІВ формувальної суміші, керамічних ВІДХОДІВ, органічних або неорганічних силікатних ВІДХОДІВ або їх суміші з питомою поверхнею 2000-8000см2/г, додають 110ваг частин газоутворювального матеріалу з розміром частинок 10-ЮОмкм, переважно меленого вапняку і/або доломіту і/або магнезиту і/або вітериту, гомогенізують цю суміш, потім додають 0,5-15ваг частин монтморилоніту, при необхідності активованого 110ваг% розчину гідроксиду лужного металу або карбонату металу і/або серпентину і/або глинозему і/або гідроксиду алюмінію, при необхідності 0,2Зваг частин гідроксиду лужного металу або карбонату металу у вигляді 1-10ваг% розчину, далі 0,5-2ваг частин пдрофосфату лужного металу або дипдрофосфату лужного металу або суміші фосфату лужного металу і силікату натрію у вигляді водного розчину, а також 0,01-5ваг частин оксиду рідкісноземельного металу або суміші таких оксидів, при необхідності 0,1-5ваг частин забарвленого оксиду металу або суміші таких оксидів або оксиду важкого металу або суміші таких оксидів, потім одержану таким шляхом суміш гомогенізують, при необхідності зволожують водою і гранулюють, далі піддають попередньому сушінню, покривають гранули 1-5 ваг частинами дюксиду титану і/або гідрооксиду титану і/або гідрооксиду алюмінію, проводять її термообробку при температурі 720-1000°С, при необхідності покривають одержані гранули 0,1-1ваг% полімерної плівки або при необхідності перемішують 90-50 ваг частин гранул з 10-50ваг частинами органічного або неорганічного зв'язуючого і додають їм потрібну форму 59431 Предметом винаходу є також гранульований пшосилікатний матеріал із замкнутими порами, виготовлений описаним вище способом, який має об'ємну густину 0,4-0,45г/см і містить у собі при необхідності 0,1-2ваг % полімерної плівки, або фасонний виріб, який містить 90-50ваг частин гранул пшосилікатного матеріалу з замкнутими порами, виготовленого описаним вище способом, і 10-50ваг частин органічного або неорганічного зв'язуючого матеріалу Зазначений фасонний виріб може являти собою лист або складальний елемент потрібної форми Призначення використовуваного в даному способі оксиду рідкісноземельного металу або суміші таких оксидів полягає в тому, щоб забезпечити можливість підбору необхідного поверхневого натягу суміші і сприяти зародженню в матеріалі процесу швидкої кристалізації Завдяки цьому досягається різке підвищення МІЦНОСТІ формованих у такий спосіб гранул У результаті того, що перед термообробкою додається дюксид титану або гідрооксид титану, виключається всяке злипання гранул Завдяки додаванню забарвленого оксиду металу або суміші таких оксидів, а також оксиду важкого металу або суміші таких оксидів стає можливим одержання гранул потрібного кольору Вітерит, який у ряді випадків додають у суміш, являє собою мінерал на основі вуглекислого барію Можна також використовувати для запропонованої технології як лужний розчин водяну витяжку золи з лушпиння насінь соняшника Активування монтморилоніту і/або мінералів типу серпентину можна проводити або перед перемішуванням, або безпосередньо на МІСЦІ здійснення процесу, під час його (їх) перемішування з порошкоподібним силікатом Якщо потрібно, поверхню гранул можна покрити плівкою з термопластичного або термореактивного полімеру Змішуючи гранули зі зв'язуючим, удається приготувати з одержаної суміші необхідні фасонні вироби В якості зв'язуючого можна застосовувати цемент, гіпс, бітум, термопластичні або термореактивні синтетичні полімери Спосіб і матеріал згідно з винаходом мають такі переваги - завдяки запропонованому способу забезпечується одержання гранул пшосилікатного матеріалу, який має замкнуті пори, більш гомогенний розмір частинок у порівнянні з матеріалами, одержаними відомими способами, і кращі МІЦНІСНІ характеристики, - спосіб дозволяє переробляти в матеріал з хорошими тепло- і звукоізолюючими властивостями не тільки скляний бій, але і відходи з інших силікатних матеріалів, - одержуваний цим способом матеріал демонструє чудові якості у відношенні демпфірування вібрацій, - спосіб дозволяє переробляти в пшосилікатний матеріал із замкнутими порами не тільки відходи, але і первинні порошкоподібне скло і силікати Нижче запропонований спосіб ілюструється рядом конкретних прикладів Приклад 1 10Оваг частин порошкоподібних ВІДХОДІВ свинцевого скла з питомою поверхнею 4000см /г змішували з монтморилонітом, який був попередньо оброблений розчином гідроксиду натрію, після чого до суміші додавали 5 ваг частин меленого доломіту з розміром частинок 50-70мкм Потім суміш гомогенізували, розтираючи усі компоненти в кульовому млині Попередню обробку монтморилоніту здійснювали одночасним розтиранням 2ваг частин гідроксиду натрію, 18 ваг частин води і 8ваг частин монтморилоніту в кульовому млині У спеціальній дробарці до гомогенізованої суміші, що містить відходи свинцевого скла, додавали 2 ваг частини пдрофосфату лужного металу, 18ваг частин води і 0,2ваг частини суміші оксидів рідкісноземельних металів (що складається з оксидів лантану, церію й європію) Мокру суміш гранулювали і піддавали попередньому сушінню при температурі 120°С Змішували гранули в дробарці з 4ваг частинами дюксиду титану Покриті гранули підігрівали в печі протягом 2 хвилин при температурі 720°С і давали їм охолонути при кімнатній температурі Одержаний гранульований матеріал із замкнутими порами мав об'ємну густину 0,35г/см3 і водовбирну здатність, що дорівнює 0,9ваг % Приклад 2 Процес проводили так, як описано в Прикладі 1, з тією різницею, що як вихідний матеріал використовували зневоднений осад, що утворився при поліруванні гранованого скла, після чого цю суміш гомогенізували, використовуючи замість меленого доломіту мелений вапняк До цієї суміші додавали 4ваг частини монтморилоніту і проводили їх здрібнювання разом з 2,5ваг частин золи, одержаної в результаті спалювання лушпиння насінь соняшника Одержану суміш гомогенізували здрібнюванням, після чого обробляли так само, як описано в Прикладі 1, тільки замість дюксиду титану використовували гідроксид титану Гранульований матеріал із замкнутими порами мав водовбирну здатність, що дорівнювала 1,5ваг %, і об'ємну густину 0,32г/см3 Приклад З Перемішані відходи скла (побутові скляні відходи зелений, білий і коричневий кольори) подрібнювали і гомогенізували, як описано в Прикладі 1, разом з 2,5ваг частинами меленого вапняку, 2,5ваг частинами зневодненого сірчанокислого барію (відпрацьованого осаду), 20ваг частинами води, Ю.Оваг частинами глинозему і 8ваг частинами ВІДХОДІВ формування, потім до цієї суміші додавали 1ваг частину гідроксиду натрію, 20ваг частин води, 2ваг частини суміші оксидів рідкісноземельних металів із Прикладу 1, а також суміш з 0,5ваг частини тринатрійфосфату і 1,5ваг частин силікату натрію у вигляді 5ваг % водного розчину Після ЦЬОГО суміш гомогенізували, гранулювали і висушували при 130°С Далі додавали 2 ваг частини дюксиду титану і підігрівали суміш у печі протягом 2 хвилин при температурі 820°С Потім підвищували температуру до 950°С, витримували гранули при цій температурі протягом 1 хвилини, виймали їх з печі і охолоджували на повітрі до кімнатної температури Матеріал мав водовбирну здатність, що дорівнювала 1,0ваг %, і об'ємну густину 0,30г/см3 Приклад 4 До ЮОваг частин перемішаних порошкоподібних побутових скляних ВІДХОДІВ додавали 8ваг частин доломіту, Зваг частини збагаченого магнієвого серпентинового мінералу і 5ваг частин вуглекислого цинку Вуглекислий цинк використовували у вигляді 5ваг % водного розчину Суміш подрібнювали в кульовому млині і гомогенізували, після чого проводили процес, описаний у Прикладі 3, з тією різницею, що термообробка здійснювалася при температурі 780°С протягом 2,5 хвилин Після цей матеріал охолоджували до кімнатної температури Матеріал із замкнутими порами мав об'ємну густину 0,35г/см3 і водовбирну здатність, що дорівнювала 1,2ваг % Приклад 5 До ЮОваг частин порошку, одержаного з перемішаних побутових скляних ВІДХОДІВ, додавали 5ваг частин меленого вапняку, 0,7ваг частин монтморилоніту, Зваг частини вуглекислого цинку і 1ваг частину суміші оксидів рідкісноземельних металів із Прикладу 1 Вуглекислий цинк використовували у вигляді Юваг % водного розчину Суміш подрібнювали і гомогенізували Перед гранулюванням додавали 2ваг частини суміші фосфату натрію і динатрійпдрофосфату у співвідношенні 1 1 у вигляді 5ваг % водного розчину Після сортування гранули з необхідним розміром частинок 3-6мм піддавали попередньому сушінню при 120°С і, перемішуючи їх з 4ваг частинами суміші гідроксиду оксиду алюмінію і дюксиду титану у співвідношенні 1 1, формували на поверхні гранул покриття товщиною 10 мікронів Потім витримували гранули протягом 3 хвилин при температурі 850°С і охолоджували їх Матеріал мав об'ємну густину 0,30г/см3 і водовбирну здатність, що дорівнювала 0,8ваг % Приклад 6 До ЮОваг частин здрібнених ВІДХОДІВ виробництва люмінесцентних ламп (перемішаного магнієвого, свинцевого і боросилікатного скла) додавали бваг частин меленого вапняку, 8ваг частин монтморилоніту і 1ваг частину суміші оксидів рідкісноземельних металів із Прикладу 1 Одержану суміш подрібнювали в кульовому млині до одержання порошку з питомою поверхнею 3500см /г і гомогенізували Потім додавали 2ваг частини суміші силікату натрію і тринатрійфосфату у співвідношенні 2 1 у вигляді 5ваг % водного розчину Мокру суміш гранулювали, піддавали гранули попередньому сушінню при температурі 120°С і потім покривали шаром з 4ваг частин суміші дюксиду титану, гідроксиду титану і гідроксиду алюмінію у співвідношенні 1 1 1 Після ЦЬОГО витримували гранули протягом З хвилин при температурі 850°С і охолоджували їх 59431 8 до кімнатної температури Одержаний матеріал мав об'ємну густину 0,38г/см і водовбирну здатність, що дорівнювала 0,5ваг % Приклад 7 До ЮОваг частин порошкоподібних ВІДХОДІВ боросилікатного скла додавали 5ваг частин монтморилоніту, 0,5ваг частини суміші оксидів рідкісноземельних металів із Прикладу 1 і 5ваг частин ВІДХОДІВ вуглекислого цинку Вуглекислий цинк використовували у вигляді Юваг % водного розчину Суміш подрібнювали і гомогенізували в кульовому млині Гранулювання здійснювали за допомогою змочувального розчину, згаданого в Прикладі 6 Після сортування гранули потрібного розміру (35мм) покривали шаром товщиною в кілька десятків мікронів з використанням матеріалів, зазначених у Прикладі 5 Потім гранули висушували при температурі 120°С і піддавали термообробці при температурі 790°С Одержаний матеріал із замкнутими порами мав об'ємну густину 0,32г/см3 і водовбирну здатність, що дорівнювала 1,2ваг % Приклад 8 До ЮОваг частин магнієвого і боросилікатного скла додавали 8ваг частин доломіту, Зваг частини монтморилоніту, Зваг частини глинозему, 1ваг частину суміші оксидів рідкісноземельних металів із Прикладу 1 і 2 ваг частини суміші ВІДХОДІВ етилсилікату і колоїдного кремнезему Суміш подрібнювали в кульовому млині, гомогенізували і гранулювали з використанням змочувального розчину, згаданого в Прикладі 6 Гранули висушували при температурі 120°С, наносили на них покриття, як описано в Прикладі 6, і протягом 4 хвилин піддавали термообробці при температурі 750°С Після термообробки гранули охолоджували до кімнатної температури Одержаний матеріал мав об'ємну густину 0,28г/см і водовбирну здатність, що дорівнювала 1,6ваг% Приклад 9 Процес проводили так, як описано в Прикладі 8, з тією різницею, що перед гомогенізацією додавали в якості забарвлювальної речовини 3 ваг частини суміші оксидів марганцю, МІДІ І хрому Одержаний матеріал мав об'ємну густину 0,28г/см і водовбирну здатність, що дорівнювала 1,6ваг% Приклад 10 Процес проводили так, як описано в Прикладі 8, з тією різницею, що для запобігання водопоглинення здійснювали електростатичне покриття гранул відходами епоксидної смоли і протягом 10 хвилин піддавали їх термообробці при температурі 140°С Одержаний матеріал мав об'ємну густину 0,32г/см і водовбирну здатність, що дорівнювала 1,0ваг% Приклад 11 Змішували 70ваг частин гранул, одержаних способом згідно з Прикладом 1, з ЗОваг частинами гіпсу і води Цю масу поміщали і форму і висушували 9 59431 Одержаний листовий виріб продемонстрував прекрасні тепло-1 звукоізолюючі властивості Приклад 12 Змішували 80ваг частин гранул, одержаних способом згідно з Прикладом 1, з 20ваг частинами Комп'ютерна верстка О В Кураєв 10 поліефірної смоли, після чого цю масу поміщали у форму й затверджували при температурі 120°С Одержаний складальний елемент продемонстрував гарні тепло-1 звукоізолюючі властивості Підписано до друку 06 10 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна