Способ получения поризованногосиликатного материала

Союз Советских Социалистических РеспубпикОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фм(22) Заявлено 290679 (212787044/29-33 (51)М, Кл,с присоединением заявки йо(23) Приоритет С 03 С 11/00С 03 С 3/22 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИЗОВАННОГО СИЛИКАТНОГО МАТЕРИАЛАИзобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству пориэованных силикатных материалов.Известен способ получения поризо,ванного силикатного материала, включающий нагревание до 1000-1200 дС тонкоизмельченной смеси горной породы (базальта, диабаэа или диорита) с гаэообразователем (углерод элементарный нли в виде соединений), ваненивание при температуре больше тем-. пературы начала стеклования, но ниже температуры плавления горной породы и отжиг 11 . 15 Этот способ характеризуется большой продолжительностью каждой из стадий технологического процесса, что требует соответствующего усложнения 20 технологии.Получаемый по этому способу поризованный материал обладает недостаточной механической прочностью, вследствие того, что при измельчении горной породы до тонины 3000-8000 см /г кристаллические образования в 200- 700 мкм разрушаются с образованием значительного количества деФектов структуры, например микротрещин. 30 Известен способ получения пориэованного силикатного материала, включающий нагревание до 950-1100 оС смеси порошка стекла с гаэообразователем (5 С + 5 п 0 или йа СОЗ ), вспенивание, охлаждение до температуры кристаллизации стекла, кристаллизацию и отжиг материала 21Введение дополнительной стадии (кристаллизации) усложняет технологический процесс, однако механическая прочность материала на сжатие остается невысокой, всего 100 бар10 МПа.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения пориэованного силикатного материала путем плавления шихты на основе недеФицнтных .материалов, варки стекла, приготовления гранулята нз расплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, при этом смесь нагревают до 700-850 С со скоростью 200 ф в ч, вспеннвают в течение 1 ч и отжиг материала производят со скоростью 100 в ч 31.Недостатком способа является большая продолжительность каждой нэ ста 814917дий технологического процесса, чтотребует соответствующего усложнениятехнологии, а полученный материалхарактеризуется сравнительно низкоймеханической прочностью: при объемной массе 200 кг/м предел прочносЪти при сжатии составляет 0 49510,98 МПа, при 400 кг/м - 1,472,94 МПа.Цель изобретения - повышение прочности материала и повышение производительности.Поставленная цель достигается тем,,что в способе получения поризованного силикатного материала путем плавления сырья, приготовления гранулятаиз расплава, измельчения гранулята,смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, приготовление гранулята осуществляют израсплава пироксенсодержащих пород,нагревание смеси ведут со скоростью 20200-400 С в мин, а вспенивание - приотемпературе на 20-60 С ниже верхнейтемпературы кристаллизации расплава,Использование в качестве исходногонедефицитного сырья пироксенсодержащих горных пород обусловлено тем,что температурный интервал кристалли эациии (820-1200 С) твердых растворов на основе пироксена совпадает сизвестным интервалом вспенивания(700-1100 С). Выделяющиеся при температурах вспенивания кристаллы пироксеновой фазы армируют стенки пор,так как их размеры меньше толщиныстенки пор и составляют 0,2-0,5 мкм,Это повышает прочность на сжатие поризованного материала,Выбор интервала вспенивания в области 1200 ОС - (20-60 вС) связан синтенсификацией процессов диссоциации и выгорания газообраэователя в 40этом интервале, приводящих к появлению новых поверхностей раздела (газрасплав стекла, твердая частица газообраэователя - расплав стекла),стимулирующих процесс кристаллизациис образованием ситаллоподобной структуры стенок пор.Вспенивание необходимо осуществлять именно в указанном интервалетемператур в силу следующих причин:при температурах выше 1180 С наблюдается образование значительного количества жидкой Фазы вследствие частичного растворения образовавшихся кристалликов и в результате структураполучаемого материала будет представлена редкими крупными кристаллами,вызывающими в сочетании с пониженнойвязкостью расплава деструкцию стенокпор, что обусловливает понижение механической прочности; при температуре 60ниже 1140 ОС не образуется нужного количества жидкой фазы и получаемый материал имеет текстуру рыхлого спека.Время выдержки в предложенном тем"пературном интервале вспенивания за висит от типоразмеров получаемых изделий, также как зависит скоростьнагрева,но не превышает десятков минут. Предлагается скорость нагревадо температуры вспенивания порядка200-400 С в минуту, Такая скорость нагрева обеспечивает единовременноепротекание процессов появления жидкой фазы, разложения и выгорания газообразователя и выделение армирующихкристаллов и исключает потери газообразователя и локальную деструкциюстенок пор редкими крупными кристаллами,появляющимися начиная с 820 оС инеизбежными при медленном нагревесмеси.Для реализации предлагаемого способа используют газообразователи,характеризующиеся температурой диссоциации или выгорания выше 950 С. Такими веществами являются, напримердоломиты, 5 гСО, карбид кремния идругие.Сокращение времени технологического процесса получения поризованного материала обусловлено: большой скоростью нагрева исходной смеси до температуры вспенивания, непродолжительной выдержкой при вспенивании, а также исключается .время на приготовление многокомпонентной шихты из недефицитных сырьевых материалов, таккак используется непосредственнолюбая иэ пироксенсодержащих горныхпород.Получение поризованных силикатныхматериалов представлено в конкретныхпримерах.П р и м е р 1. Смесь измельченного гранулята пироксено-пориритовогорасплава, кристаллиэующегося в интервале 820-1200 С, с удельной поверхностью не ниже 5000 см 2/г вместе с0,8 масс.Ъ технического карбидакремния нагревали до 1180 оС (120020 С) со скоростью 300"С вминуту в пес-чаных Формах, выдерживали.при указанной температуре 10 мин и отжигалидо 20 оС. Полученный поризованный материал имеет объемную массу 840 кг/м3и предел прочности на сжатие 120 -150 МПа при термостойкости не нихе550 фС,П р и м е р 2. Смесь измельченного гранулята диабаэового расплава,кристаллизующегося в интервале 8701200 оС, с удельной поверхностью нениже 7000 см/г и с 1 масс.Ъ техничес-,кого карбида кремния нагревали соскоростью 200 ОС в минуту до 1160 фС(1200-40 О) выдерживали 20 мин и отжигали. При объемной массе 720 кг/ми термостойкости не ниже 590 оС, предел прочности при сжатии 100-120 МПа.П р и м е р 3. Смесь измельченного гранулята базальтового расплава,кристаллизующегося в интервале 8201200 оС, с удельной поверхностью нениже 7000 см/г и с 1 масс. СаС 0ГТираж 5-20 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийЪ113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 948/35 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагревали со скоростью 400 в минутудо 1140 о С (1200-60 ОС ) и выдержива-,ли при этой температуре 30 мин, после чего отжигали. При объемной массе600 кг/м и термостойкости 620 оС,предел прочности на сжатие материаласоставил 110-130 МПа.Предлагаемый способ позволяет использовать любые пироксенсодержащиегорные породы (недефицитное сырье)и существенно сократить процесс по-.лучения на их основе пориэованногосиликатного материала, при этом материал характеризуется повышенной механической прочностью. В сочетании сдругими высокими физико-химическимисвойствами, обеспеченными свойствамикристаллической фазы твердых растворов на основе пироксена, поризованный силикатный материал может использоваться.для теплоизоляции промыа ленных агрегатов. Производство поризованного силикатного материала экономически эффективно.,Вследствие сокращения времени технологического цикла получения пориэованного материала, не требуется больших производственных площадей иметаллоемкого оборудования.Формула изооретенияСпособ получения пориэованногосиликатного материала путем плавления сырья, приготовления гранулята израсплава, измельчения гранулята, смешения его с газообразователем, нагревания, вспенивания и отжига, о -тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повыаения механической прочности материала и повиаения производительности, приготовление гранулятаосуществляют из расплава пироксенсодержащих пород, нагревание смесиведут со скоростью 200"400 С в минутЬЪ3 а вспенивание - при температуре йа20-60 фС ниже верхней температурыкристаллизации расплава.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1. Патент Великобритании 91205896,кл, С 1 М, 1967.2. Патент Франции Р 1427824,кл. С 04 В 2/00, 1967.3. Демидович Б.К, Пеностекло.Минск, "Наука и жизнь", 1975, с. 247.