ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКОЛЬНОГО ОБЛИЦОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКОЛЬНОГО ОБЛИЦОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2246457 (13) C1

(51) 7 C03C11/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 13.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003118339/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.06.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.06.17 
(45) Опубликовано: 2005.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2164898 C1, 10.04.2001. RU 2146234 C1, 10.03.2000. GB 1442854 A, 14.07.1976. US 2611712 A, 23.09.1952. 
(72) Автор(ы): Калинников В.Т. (RU); Макаров В.Н. (RU); Суворова О.В. (RU); Макаров Д.В. (RU); Кулькова Н.М. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (RU) 
Адрес для переписки: 184209, Мурманская обл., г. Апатиты, ул. Ферсмана, 14, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского НЦ РАН, патентный отдел, В.П Ковалевскому 

(54) ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКОЛЬНОГО ОБЛИЦОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности пеностекольного облицовочного материала с пониженной теплопроводностью, используемого при реконструкции промышленных и гражданских зданий. Шихта включает, мас.%: стеклобой 58,5-64,5, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 15,0-22,6, кварц 15,5-17,2, газообразователь 3,3-4,0. Отходы обогащения апатито-нефелиновых руд имеют следующий состав, мас.%: нефелин 50,0-65,0, полевые шпаты 2,5-12,0, вторичные минералы по нефелину 0,5-7,0, эгирин 7,0-27,0, апатит 2,0-8,0, сфен 1,5-5,0, титаномагнетит 2,0-5,0. В качестве газообразователя берут мел и сажу или графит в соотношении 4,8-8,5:1. Использование предлагаемой шихты позволяет снизить плотность пеностекольного облицовочного материала в среднем в 1,25 раза и уменьшить его теплопроводность в 1,27 раза. Прочность, водопоглощение и морозостойкость получаемого материала отвечают требованиям ГОСТа. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности пеностекольного облицовочного материала с пониженной теплопроводностью, используемого при реконструкции промышленных и гражданских зданий.

Известна шихта для получения пеностекла (см. авт. св. СССР №393227, МКИ С 03 С 11/00, 1973), содержащая стекло состава, мас.%: SiO2 68-71, СаО+MgO 5-9, R 2O 14,5-15,0, Fе2О3 до 5, SO 3 0,2-0,4, Аl2О3 3-10 и газообразователь. 

Недостатками шихты являются неравномерно пористая структура и нестабильный объемный вес получаемого материала, вследствие чего отдельные составы имеют повышенную плотность и теплопроводность. Кроме того, стекло, входящее в состав шихты, предварительно варят при температуре 1450°С, а оксид алюминия вводят в шихту в виде нефелинового концентрата, который является товарным продуктом. 

Известна также шихта для получения пеностекольного облицовочного материала (см. патент РФ №2164898, МПК7 С 03 С 11/00, 1999), включающая стеклобой, нефелиновый сиенит, гидрат окиси натрия и вулканическое стекло - перлит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: стеклобой 45-55, нефелиновый сиенит 5-15, гидрат оксида натрия 7-9 и вулканическое стекло - остальное. Указанный состав позволяет получать пеностекло плотностью от 411 до 601 кг/м3 при обычной подготовке шихты и от 240 до 321 кг/м3 при применении механоактивации материала. 

Недостатками данной шихты являются повышенная плотность и теплопроводность получаемого пеностекольного материала. Кроме того, она предполагает использование дефицитного первичного сырья - перлита и дорогостоящего продукта - гидрата окиси натрия.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи снижения плотности и теплопроводности получаемого облицовочного материала, а также расширения сырьевой базы за счет вовлечения в переработку отходов горнопромышленного комплекса.

Поставленная задача решается тем, что шихта для получения пеностекольного облицовочного материала, включающая стеклобой и нефелиновый компонент, согласно изобретению дополнительно содержит кварц и газообразователь, а в качестве нефелинового компонента - отходы обогащения апатито-нефелиновых руд при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стеклобой 58,5-64,5

отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 15,0-22,6 

кварц 15,5-17,2

газообразователь 3,3-4,0

Поставленная задача решается также тем, что отходы обогащения апатито-нефелиновых руд имеют следующий состав, мас.%:

нефелин 50,0-65,0

полевые шпаты 2,5-12,0

вторичные минералы по нефелину 0,5-7,0

эгирин 7,0-27,0

апатит 2,0-8,0

сфен 1,5-5,0

титаномагнетит 2,0-5,0

Поставленная задача решается и тем, что в качестве газообразователя берут мел и сажу или графит в соотношении 4,8-8,5:1.

Основным компонентом шихты для получения пеностекольного облицовочного материала является стеклобой тарного или листового стекла. При расходе стеклобоя менее 58,5 мас.% повышается температура вспенивания массы, что нежелательно, и увеличивается плотность облицовочного материала, а соответственно и теплопроводность. Увеличение расхода этого компонента более 64,5 мас.% приводит к снижению вязкости силикатного расплава, укрупнению газовых пузырей и прорыву газовой фазы. Это, в свою очередь, ухудшает технические характеристики, в частности, увеличивается плотность материала. Замена кондиционного перлита стеклобоем и кварцем способствует снижению экологической нагрузки на окружающую среду, поскольку негорючие и биостойкие стеклоотходы необратимо загрязняют ландшафт. С другой стороны, использование стеклобоя тарного или листового стекла является источником экономии щелочи и электроэнергии.

В составе сырья наряду со стеклом присутствуют кристаллические фазы, в том числе и тугоплавкие - нефелин и кварц. Их перевод в жидкую фазу осуществляют путем растворения в расплаве, и чем крупнее исходные зерна, тем дольше это происходит. При крупности сырья, соответствующей удельной поверхности материала 3000 см2/г, часть кристаллических фаз сохраняется и в конечном продукте. В этой связи применение механоактивации материала позволяет ускорить гомогенизацию и полное плавление материала, улучшить его структуру и снизить плотность.

Отходы обогащения апатито-нефелиновых руд характеризуются более низким по сравнению с нефелиновым концентратом содержанием нефелина и других алюмосиликатов, в частности полевых шпатов и вторичных минералов по нефелину. Вторичные минералы по нефелину - это продукты частичного разложения нефелина в процессе выветривания, минералы типа цеолитов, глинистые минералы и т.п. Важной составной частью отходов является эгирин или эгирин-авгит, содержание которого колеблется от 7 до 27 мас.%. Этот минерал плавится инконгруэнтно (начало плавления 980°С, полное плавление - 1305°С) и образует эвтектики как с нефелином, так и с альбитом, дисиликатом натрия и кварцем. При содержании отходов обогащения апатито-нефелиновых руд менее 15 мас.% происходит снижение вязкости силикатного расплава и ухудшение структуры пеностекольного материала, а также удорожание материала. Увеличение расхода этого компонента более 22,6 мас.% приводит к увеличению вязкости силикатного расплава, что затрудняет вспенивание шихты, и к возрастанию плотности и теплопроводности материала.

Образование легкоплавких эвтектик с нефелином и снижение тем самым температуры вспенивания шихты позволяет эффективно использовать кварц в составе пеностекольного материала. Количество кварца должно составлять не менее 15,5 мас.% для сохранения высоких технических характеристик, в частности плотности, а значит и теплопроводности пеностекольного материала. При содержании кварца более 17,2 мас.% в конечном продукте присутствуют кристаллические фазы, что значительно увеличивает его плотность.

В качестве газообразователя при получении пеностекольного облицовочного материала используется мел и сажа или графит в количестве 3,3-4,0 мас.%. Содержание газообразователя в количестве менее 3,3 и более 4,0 мас.% нежелательно по причине увеличения плотности и теплопроводности материала. При соотношении мела и сажи или графита менее 4,8:1 для получения материала равномерной средней пористости необходимо вводить дополнительно окислитель. При соотношении мела и сажи или графита более 8,5:1 необходимо увеличение газообразователя почти в 2 раза в связи с выделением СО2, а не СО.

Сущность и преимущества заявляемой шихты поясняются нижеследующими Примерами 1-5. Во всех Примерах стеклобой и кварц предварительно размалывают в шаровой мельнице до порошка с удельной поверхностью 2500-3000 см2/г. Далее приготавливают пенообразующую шихту путем смешения компонентов, мас.%: стеклобой 58,5-64,5, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 15,0-22,6, кварц 15,5-17,2 и газообразователь 3,3-4,0. Полученную смесь подвергают механоактивации до обеспечения удельной поверхности 4000-7000 см2/г, засыпают порциями в металлические формы и направляют на термообработку. Термообработку шихты осуществляют по следующему температурно-временному режиму: нагревание до температуры 850°С в течение 2-3 ч, подъем температуры до 900°С со скоростью 0,6 град./мин, выдержка при этой температуре в течение 0,5-1 ч, резкое охлаждение на 100-150°С в течение 5 мин и последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды. Составы шихты для получения пеностекольного облицовочного материала по Примерам 1-5 приведены в Таблице 1. Основные характеристики полученного пеностекольного облицовочного материала приведены в Таблице 2. Отходы обогащения апатито-нефелиновых руд используют в виде отходов апатитовой флотации состава, мас.%: нефелин 55-65, полевые шпаты 8-12, вторичные минералы по нефелину 3-7, эгирин 7-11, апатит 4-8, сфен 1,5-3, титаномагнетит 2-3 или отходов нефелиновой флотации состава, мас.%: нефелин 50-55, полевые шпаты 2,5-4,0, вторичные минералы по нефелину 0,5-2, эгирин 23-27, апатит 2,0-3,5, сфен 4-5, титаномагнетит 4-5.

Пример 1. Производят сухой помол стеклобоя и кварца в шаровой мельнице до получения порошка с удельной поверхностью 2500 см2/г. Далее путем смешения приготавливают пенообразующую шихту состава, мас.%: стеклобой - 58,5, отходы нефелиновой флотации - 22,6, кварц - 15,5, мел и графит - соответственно 2,9 и 0,5 (5,8:1). Полученную смесь подвергают механоактивации до удельной поверхности 4000 см2/г, засыпают в металлическую форму и подвергают термической обработке по следующему режиму: 2 ч - подъем температуры до 850°С, затем подъем температуры до 900°С со скоростью 0,6 град./мин, выдержка (вспенивание) при этой температуре в течение 0,5 ч, резкое охлаждение на 100-150°С в течение 5 мин и последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды. Полученный пеностекольный облицовочный материал имеет следующие характеристики: плотность без механоактивации - 380 кг/м3, плотность при наличии механоактивации - 200 кг/м3, предел прочности при сжатии - 1,3 МПа, теплопроводность без механоактивации - 0,11 Вт/м°С, теплопроводность при наличии механоактивации - 0,08 Вт/м°С, водопоглощение - 2,95%, морозостойкость - не менее 50 циклов.

Пример 2. Производят сухой помол стеклобоя и кварца в шаровой мельнице до получения порошка с удельной поверхностью 3000 см2 /г. Далее путем смешения приготавливают пенообразующую шихту состава, мас.%: стеклобой - 64,5, отходы апатитовой флотации - 15,0, кварц - 17,2, мел и сажа - соответственно 2,9 и 0,4 (7,25:1). Полученную смесь подвергают механоактивации до обеспечения удельной поверхности 7000 см2/г, засыпают в металлическую форму и подвергают термической обработке по следующему режиму: 3 ч - подъем температуры до 850°С, затем подъем температуры до 900°С со скоростью 0,6 град./мин, выдержка (вспенивание) при этой температуре в течение 1 ч, резкое охлаждение на 100-150°С в течение 5 мин и последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды. Полученный пеностекольный облицовочный материал имеет следующие характеристики: плотность без механоактивации - 410 кг/м3, плотность при наличии механоактивации - 210 кг/м3, предел прочности при сжатии - 1,9 МПа, теплопроводность без механоактивации - 0,13 Вт/м°С, теплопроводность при наличии механоактивации - 0,085 Вт/м°С, водопоглощение - 1,75%, морозостойкость - не менее 50 циклов.

Пример 3. Готовят пенообразующую шихту состава, мас.%: стеклобой - 61,1, отходы апатитовой флотации - 18,7, кварц - 16,2, мел и графит - соответственно 3,4 и 0,6 (5,7:1) и получают пеностекольный облицовочный материал аналогично Примеру 2. Полученный материал имеет следующие характеристики: плотность без механоактивации - 390 кг/м3, плотность при наличии механоактивации - 200 кг/м3, предел прочности при сжатии - 1,7 МПа, теплопроводность без механоактивации - 0,11 Вт/м °С, теплопроводность при наличии механоактивации - 0,08 Вт/м°С, водопоглощение - 1,85%, морозостойкость - не менее 50 циклов.

Пример 4. Готовят пенообразующую шихту состава, мас.%: стеклобой - 62,5, отходы нефелиновой флотации – 17,3, кварц – 16,7, мел и сажа - соответственно 2,9 и 0,6 (4,8:1) и получают пеностекольный облицовочный материал аналогично Примеру 1. Полученный материал имеет следующие характеристики: плотность без механоактивации - 410 кг/м3, плотность при наличии механоактивации - 210 кг/м3, предел прочности при сжатии - 1,8 МПа, теплопроводность без механоактивации - 0,13 Вт/м°С, теплопроводность при наличии механоактивации - 0,085 Вт/м°С, водопоглощение - 2,70%, морозостойкость - не менее 50 циклов.

Пример 5. Готовят пенообразующую шихту состава, мас.%: стеклобой - 60,0, отходы нефелиновой флотации - 20,2, кварц - 16,0, мел и графит - соответственно 3,4 и 0,4 (8,5:1) и получают пеностекольный облицовочный материал аналогично Примеру 1. Полученный материал имеет следующие характеристики: плотность без механоактивации – 400 кг/м3, плотность при наличии механоактивации - 210 кг/м3, предел прочности при сжатии - 1,5 МПа, теплопроводность без механоактивации - 0,12 Вт/м°С, теплопроводность при наличии механоактивации - 0,08 Вт/м°С, водопоглощение - 2,10%, морозостойкость - не менее 50 циклов.

Из Примеров 1-5 и данных Таблиц 1 и 2 следует, что шихта согласно заявленному изобретению позволяет снизить плотность пеностекольного облицовочного материала в среднем в 1,25 раза и уменьшить его теплопроводность в 1,27 раза, при этом часть компонентов шихты представляет собой отходы горнопромышленного комплекса. Получаемый материал имеет прочность, водопоглощение и морозостойкость, отвечающие требованиям ГОСТа.

Таблица 1 
Пример №

Компоненты шихты Содержание компонентов в составах шихты, мас.% 
1 2 3 4 5 
Стеклобой 58,5 64,5 61,1 62,5 60,0 
Отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 22,6 15,0 18,7 17,3 20,2 
Кварц 15,5 17,2 16,2 16,7 16,0 
Мел 2,9 2,9 3,4 2,9 3,4 
Сажа - 0,4 - 0,6 - 
Графит 0,5 - 0,6 - 0,4 
Соотношение компонентов газообразователя 5,8:1 7,25:1 5,7:1 4,8:1 8,5:1 
Таблица 2 
Пример №

Показатель 1 2 3 4 5 
Плотность без механоактивации, кг/м3 380 410 390 410 400 
Плотность при наличии механоактивации, кг/м3 200 210 200 210 210 
Предел прочности при сжатии, МПа 1,3 1,9 1,7 1,8 1,5 
Теплопроводность без механоактивации, Вт/м°С 0,11 0,13 0,11 0,13 0,12 
Теплопроводность при наличии механоактивации, Вт/м°С 0,08 0,085 0,08 0,085 0,08 
Водопоглощение, % 2,95 1,75 1,85 2,70 2,10 
Морозостойкость, цикл Не менее 50 Не менее 50 Не менее 50 Не менее 50 Не менее 50 





ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Шихта для получения пеностекольного облицовочного материала, включающая стеклобой и нефелиновый компонент, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кварц и газообразователь, а в качестве нефелинового компонента - отходы обогащения апатито-нефелиновых руд при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стеклобой 58,5-64,5

отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 15,0-22,6 

кварц 15,5-17,2

газообразователь 3,3-4,0.

2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что отходы обогащения апатито-нефелиновых руд имеют следующий состав, мас.%:

нефелин 50,0-65,0

полевые шпаты 2,5-12,0

вторичные минералы по нефелину 0,5-7,0

эгирин 7,0-27,0

апатит 2,0-8,0

сфен 1,5-5,0

титаномагнетит 2,0-5,0.

3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве газообразователя берут мел и сажу или графит в соотношении 4,8-8,5:1.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru