Способ получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий и может быть использовано при изготовлении строительной керамики с повышенными огнеупорными и теплоизолирующими свойствами. Технический результат: получение огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов по безобжиговой технологии и снижение энергозатрат. Предложен способ получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов, включающий подготовку основного компонента формовочной смеси и связующего. Кроме того, цеолитсодержащие породы для подготовки формовочной смеси помещают для усреднения по влажности и химическому составу в смеситель, выдерживают в нем 3 минуты при 150 об/мин, а затем производят механическое экструдирование при давлении 20 МПа при диаметре отверстий решетки 5 мм, полученные гранулы подвергают опудриванию цеолитовой пылью, а затем термически активируют во вращающейся печи 30-40 мин при температуре 720-750°С, после чего гранулы дробят и отсеивают, разделяя целевую фракцию заполнителя d₁=0,5-2.0 мм и пылевидную фракцию d₂ менее 45 мкм, подготовку связующего готовят путем смешивания пылевидной фракции d₂ (83 мас.%) с высокомодульными полисиликатами с силикатным модулем не менее 3 (5 мас.%), 80% технической ортофосфорной кислотой (2 мас.%) и водой (10 мас.%), полученную связующую смесь в количестве 20-40 мас.% добавляют в основной компонент формовочной смеси и смешивают в течение 15 мин при температуре 15-30°С, из полученной формовочной смеси путем вибропрессования при давлении 30-35 МПа готовят изделия, которые в дальнейшем подвергают пропариванию в течение 4-8 часов при температуре 50°С, готовые изделия укладывают на поддон и упаковывают стрейч-пленкой.

 

Изобретение относится к производству огнеупорных изделий и может быть использовано при изготовлении строительной керамики с повышенными огнеупорными и теплоизолирующими свойствами.

Известен способ изготовления конструкционно-теплоизоляционной строительной керамики и состав для ее изготовления (см. патент РФ №2379258, МПК С04В 35/16, С04В 35/626, опубл. 20.01.2010 г.), включающий подготовку основной части минеральной связующей добавки - цеолитовой породы, состоящую в ее сушке при температуре 110-150°С и измельчении до размеров менее 0,5 мм, приготовление по шликерному способу пластифицирующей добавки путем совместного мокрого помола в шаровой мельнице до остатка на сите 0088 не более 2-3% той же цеолитовой породы с добавкой лигносульфоната кальция (сульфитно-спиртовой барды) с получением цеолитлигносульфонатного шликера плотностью 1,20-1,25 г/см³, пластификацию зольных микросфер подготовленным шликером, смешивание сухой связующей добавки с пластифицированными микросферами, полусухое прессование изделий под давлением 20-25 МПа и обжиг полуфабриката при температуре 980±20°С.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата является то, что известный способ изготовления конструкционно-теплоизоляционных изделий на основе цеолитсодержащих пород требует операцию обжига, что существенно усложняет технологический процесс и приводит к его удорожанию.

Сущность предлагаемого способа получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов заключается в том, что цеолитсодержащие породы для подготовки формовочной смеси помещают для усреднения по влажности и химическому составу в смеситель, выдерживают в нем 3 минуты при 150 об/мин, а затем производят механическое экструдирование при давлении 20 МПа при диаметре отверстий решетки 5 мм, полученные гранулы подвергают опудриванию цеолитовой пылью, а затем термически активируют во вращающейся печи 30-40 мин при температуре 720-750°С, после чего гранулы дробят и отсеивают, разделяя целевую фракцию заполнителя d₁=0,5-2.0 мм и пылевидную фракцию d₂ менее 45 мкм; подготовку связующего готовят путем смешивания пылевидной фракции d₂ (83 масс %), с высокомодульными полисиликатами с силикатным модулем не менее 3 (5 масс %), 80% технической ортофосфорной кислотой (2 масс %) и водой (10 масс %); полученную связующую смесь в количестве 20-40 масс % добавляют в основной компонент формовочной смеси и смешивают в течение 15 мин при температуре 15-30°С; из полученной формовочной смеси путем вибропрессования при давлении 30-35 МПа готовят изделия, которые в дальнейшем подвергают пропариванию в течение 4-8 часов при температуре 50°С, готовые изделия укладывают на поддон и упаковывают стрейч-пленкой.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает следующий технический результат: получение огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов по безобжиговой технологии и снижение энергозатрат.

Указанный технический результат при осуществлении способа заключается в том, что способ получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов включает подготовку основного компонента формовочной смеси и связующего. Особенность заключается в том, что цеолитсодержащие породы, для подготовки формовочной смеси помещают для усреднения по влажности и химическому составу в смеситель, выдерживают в нем 3 минуты при 150 об/мин, а затем производят механическое экструдирование при давлении 20 МПа при диаметре отверстий решетки 5 мм, полученные гранулы подвергают опудриванию цеолитовой пылью, а затем термически активируют во вращающейся печи 30-40 мин при температуре 720-750°С, после чего гранулы дробят и отсеивают, разделяя целевую фракцию заполнителя d₁=0,5-2.0 мм и пылевидную фракцию d₂ менее 45 мкм; подготовку связующего готовят путем смешивания пылевидной фракции d₂ (83 масс %), с высокомодульными полисиликатами с силикатным модулем не менее 3 (5 масс %), 80% технической ортофосфорной кислотой (2 масс %) и водой (10 масс %); полученную связующую смесь в количестве 20-40 масс % добавляют в основной компонент формовочной смеси и смешивают в течение 15 мин при температуре 15-30°С; из полученной формовочной смеси путем вибропрессования при давлении 30-35 МПа готовят изделия, которые в дальнейшем подвергают пропариванию в течение 4-8 часов при температуре 50°С, готовые изделия укладывают на поддон и упаковывают стрейч-пленкой.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Способ получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов осуществляется следующим образом.

Формованные огнеупорные изделия изготавливают из заполнителя d₁, представляющего собой термически активированные гранулы оптимального гранулометрического состава, и связующего на основе пылевидной фракции цеолитсодержащих пород d₂, высокомодульных полисиликатов и ортофосфорной кислоты. Для изготовления гранул заполнителя d₁ цеолитсодержащие породы с влажностью 48-54% перемешивают в смесителе 3 минуты при 150 об/мин, получая однородную по влажности и химическому составу массу, которую затем подвергают механическому экструдированию при давлении 20 МПа при диаметре отверстий решетки 5 мм для получения уплотненных гранул с максимальной механической прочностью. Для обеспечения сохранности гранул при наработке и транспортировке на обжиг полученные гранулы подвергают опудриванию цеолитовой пылью, которую получают позднее на этапе дробления и рассева. Опудренные гранулы термически активируют во вращающейся печи 30-40 мин при температуре 720-750°С в целях упрочнения и придания водоотталкивающих свойств. Для получения целевой фракции с оптимальным гранулометрическим составом d₁ гранулы дробят и рассеивают на ситах, разделяя целевую фракцию заполнителя d₁=0,5-2,0 мм и пылевидную фракцию d₂ менее 45 мкм.

Готовят связующее для изготовления огнеупорных изделий: смешивают пылевидную фракцию d₂ (83 масс %) с высокомодульными полисиликатами с силикатным модулем не менее 3 (5 масс %), 80% технической ортофосфорной кислотой (2 масс %), обеспечивающую огнеупорные свойства связующего, и водой (10 масс %). Химическое взаимодействие пылевидной фракции с высокомодульными полисиликатами и фосфорной кислотой обеспечивает необходимую прочность готовых формованных огнеупорных изделий.

Для получения формованных огнеупорных изделий связующее в количестве 20-40 масс % смешивают с заполнителем d₁ в течение 15 мин при температуре 15-30°С для получения однородной по распределению частиц заполнителя формовочной смеси. Из полученной формовочной смеси путем вибропрессования в формах при давлении 30-35 МПа готовят изделия, которые в дальнейшем подвергают пропариванию в течение 4-8 часов при температуре 50°С для набора максимальной прочности. Формованные изделия высушивают в нормальных условиях в течение 7 сут, после чего укладывают на поддон и упаковывают стрейч-пленкой.

Разрабатываемый материал по предложенной технологии обладает прочностью при сжатии до 20 МПа, теплопроводностью не более 0,25 Вт/(м*К) и плотностью 1700 кг/м³.

Таким образом, выше изложенное описание свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении, предназначено для получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов;

- для заявленного способа, в том виде как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении,

способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем поставленных технических задач - получение огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов по безобжиговой технологии и снижение энергозатрат.

Способ получения формованных огнеупорных изделий на основе цеолитсодержащих пород и высокомодульных полисиликатов, включающий подготовку основного компонента формовочной смеси и связующего, отличающийся тем, что цеолитсодержащие породы для подготовки формовочной смеси помещают для усреднения по влажности и химическому составу в смеситель, выдерживают в нем 3 минуты при 150 об/мин, а затем производят механическое экструдирование при давлении 20 МПа при диаметре отверстий решетки 5 мм, полученные гранулы подвергают опудриванию цеолитовой пылью, а затем термически активируют во вращающейся печи 30-40 мин при температуре 720-750°С, после чего гранулы дробят и отсеивают, разделяя целевую фракцию заполнителя d₁=0,5-2.0 мм и пылевидную фракцию d₂ менее 45 мкм, подготовку связующего готовят путем смешивания пылевидной фракции d₂ (83 мас.%) с высокомодульными полисиликатами с силикатным модулем не менее 3 (5 мас.%), 80% технической ортофосфорной кислотой (2 мас.%) и водой (10 мас.%), полученную связующую смесь в количестве 20-40 мас.% добавляют в основной компонент формовочной смеси и смешивают в течение 15 мин при температуре 15-30°С, из полученной формовочной смеси путем вибропрессования при давлении 30-35 МПа готовят изделия, которые в дальнейшем подвергают пропариванию в течение 4-8 часов при температуре 50°С, готовые изделия укладывают на поддон и упаковывают стрейч-пленкой.