Способ получения микропористого гранулированного теплоизоляционного материала

(51) 04 33/00 (2006.01) 04 38/08 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ измельчение глины с помощью вальцов,перемешивание глины с добавлением воды в двухвальные смесители, подача керамической массы в дырчатые вальцы для получения сырцовых фракций заполнителя и обжиг во вращающейся печи с последующим охлаждением вспученного легкого заполнителя, отличающиеся тем, что в качестве основного сырья используется не вспучивающиеся лессовидный суглинок с фракциями менее 1,0 мм в количестве 50-70 и дополнительно содержит нефтешлам в количестве 30-50 предварительно переведенного в капиллярно-пористое коллоидное состояние путем совместного перемешивания с лессовидным суглинком с фракциями менее 1,0 мм в соотношении лессовидный суглинок-нефтешлам 21. При этом лессовидный суглинок и нефтешлам,предварительно переведенный в капиллярнопористое коллоидное состояние, подвергается совместному перемешиванию с добавлением воды в количестве 15-17. Затем керамическая масса подается в дырчатые вальцы для получения сырцовых гранул с диаметром 5-20 мм и обжигаются без предварительной сушки во вращающейся печи согласно следующего режима- медленный подъем температуры до 200-250 С со скоростью 100- 120 С в час с последующим подъемом температуры до 950-1000 С со скоростью 300-350 С в час с экспозицией при этой температуре 10-12 мин. После выдержки изделия охлаждаются со снижением температуры обжига 35-40 С со скоростью 450-500 С в час.(72) Монтаев Сарсенбек Алиакбарулы Таскалиев Азамат Тюлепкалиевич Шакешев Бекбулат Темержанович Жарылгапов Сабит Муратович Адилова Нургуль Болатовна Нариков Канат Амангельдыевич Монтаева Айнур Сарсенбековна Монтаева Нургуль Сарсенбековна Монтаева Аружан Сарсенбековна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения ЗападноКазахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОПОРИСТОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относится к промышленности строительных материалов,в частности к производству теплоизоляционных материалов в виде гранул и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве. Способ изготовления легкого заполнителя,включающий рыхление глины, дробление и отделение камня на дезинтеграторных вальцах, 29403 помощью вальцов, перемешивание глины с золой ТЭЦ с добавлением воды в двухвальных смесителях, подача керамической массы в дырчатые вальцы для получения сырцовых фракций заполнителя сушка и обжиг во вращающейся печи с последующим охлаждением вспученного легкого заполнителя. (Петров В.И. Пористые заполнители и легкие бетоны. Материаловедение. Технология производства. Самара. Самарск, гос. арх.-строит. ун-т 2009. с.292). Недостатками данного способа является высокая температура обжига (1200-1250 С) для вспучивания глины с целью получения пористого материала, что приводит к повышению энергетических затрат. Кроме того, для реализации данного способа обязательным критерием для глинистого сырья является способность вспучиваться при термической обработке в пределах 1050-1250 С. При этом образуется материал, имеющий ячеистое строение с плотностью в куске в пределах 200-1350 кг/м 3. Главными задачами изобретения является создание технологических условий,обеспечивающих и гарантирующих возможность использования невспучивающихся глин и лессовидных суглинков для получения спеченного микропористого гранулированного теплоизоляционного материала и снижение температуры обжига изделий. В качестве невспучивающегося сырьевого компонента использовали лессовидный суглинок Чаганского месторождения (Западно-Казахстанская обл.), химический состав, которого представлен в таблице 1. Таблица 1 Химический состав лессовидного суглинка Чаганского месторождения. Изобретение относится к промышленности строительных материалов,в частности к производству теплоизоляционных материалов в виде гранул и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве. Известен способ изготовления легкого заполнителя из вспучивающихся глин, включающий рыхление глины, дробление и отделение камня на дезинтеграторных вальцах, измельчение глины с помощью вальцов, перемешивание глины с добавлением воды в двухвальных смесителях,подача керамической массы в дырчатые вальцы для получения сырцовых фракций заполнителя сушка и обжиг во вращающейся печи с последующим охлаждением вспученного легкого заполнителя.(Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М. Высшая школа, 1988, с.70-71). Практическая реализация описанного способа получения легкого заполнителя достигаемо при использовании глин с высоким коэффициентом вспучивания и требует обязательного процесса сушки гранул. Это ограничивает возможность широкого использования глинистого сырья с низкими и нулевыми значениями коэффициента вспучивания. А процесс сушки гранул усложняет процесс и требует дополнительных производственных мощностей. Наиболее близким к изобретению известен способ изготовления легкого заполнителя с использованием золы ТЭЦ с добавкой высокопластичной глины, включающий рыхление глины, дробление и отделение камня на дезинтеграторных вальцах, измельчение глины с В качестве дополнительного компонента использовался нефтешлам ТОО Жайык Мунай,занимающихся разработкой нефтяного месторождения Чинаревская Результаты углубленного изучения химического состава и характеристик нефтешлама представлены в таблице 2. Таблица 2 Групповой химический состав нефтешлама. Групповой химический состав,масс. Парафино-нафтеновые углеводороды Моноциклические ароматические Би-,и Трициклические ароматические Полициклические ароматические 2 Донный нефтешлам ТОО Жайык Мунай 35,4 1,6 3,9 18,1 Групповой химический состав,масс. Смолы (в сумме) Асфальтены В естественном виде нефтешлам ТОО Жайык Мунай представляет собой высоковязкую массу черного цвета. Задача решается с помощью признаков,изложенных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ получения легкого заполнителя, включающий рыхление глины,дробление и отделение камня на дезинтеграторных вальцах, измельчение глины с помощью вальцов,перемешивание глины с золой ТЭЦ с добавлением воды в двухвальных смесителях,подача керамической массы в дырчатые вальцы для получения сырцовых фракций заполнителя сушка и обжиг во вращающейся печи с последующим охлаждением вспученного легкого заполнителя и отличительных существенных признаков, таких как,что в качестве основного сырья используется не вспучивающиеся лессовидный суглинок с фракциями менее 1,0 мм в количестве 50-70 и дополнительно содержит нефтешлам в количестве 30-50 предварительно переведенного в капиллярно-пористое коллоидное состояние путем совместного перемешивания с лессовидным суглинком с фракциями менее 1,0 мм в соотношении лессовидный суглинок-нефтешлам 21. При этом лессовидный суглинок и нефтешлам предварительно переведенный в капиллярнопористое коллоидное состояние подвергается совместному перемешиванию с добавлением воды в количестве 15-17. Затем керамическая масса подается в дырчатые вальцы для получения сырцовых гранул с диаметром 5-20 мм и обжигаются без предварительной сушки во вращающейся печи согласно следующего режима- медленный подъем температуры до 200-250 С со скоростью 100-120 С в час с последующим подъемом температуры до 950-1000 С со скоростью 300-350 С в час с экспозицией при этой температуре 10-12 мин. После выдержки изделия охлаждаются со снижением температуры обжига 35-40 С со скоростью 450-500 С в час. Отличительная особенность предлагаемого способа заключается в том, что высоковязкий нефтешлам сначала переводится из коллоидного состояния в конгломератное тело путем смешивания с тонкомолотым лессовидным суглинком в Донный нефтешлам ТОО Жайык Мунай 28,4 14,1 соотношении 21, что позволяет получить органоминеральную смесь,обладающую следующими преимуществами- приобретает свойства капиллярно - пористого коллоидного тела- превращается в легко перемешиваемую массу с неорганическими компонентами- повышается степень модифицирующего действия на всех технологических стадиях производства микропористого гранулированного теплоизоляционного материала. Предлагаемые технологические приемы переработки и компонентные концентрации сырьевых смесей придают отличительные свойства керамической массе для производства микропористого гранулированного теплоизоляционного материала, а именно- улучшаются реологические свойства массы,благодаря содержаниям в них нефтепродуктов,асфальтенов и смол, способствующие облегчению работ перемешивающего и формующего оборудования.- снижается чувствительность керамической массы к ускоренной сушке, так как нефтешлам обладает влагозадерживающей способностью,обеспечивающий равномерное удаление влаги по всей поверхности гранулы и предотвращает появления сушильных трещин.- повышается сырцовая прочность гранул, так как асфальтены и смолы в составе нефтешлама повышает связующую способность керамической массы.- в процессе термообработки керамической массы по предлагаемому режиму в присутствии нефтешлама способствует наибольшему газообразованию и микропорообразованию за счет горения их нефтесоставляющих продуктов.- предлагаемый способ позволяет получить микропористый легкий гранулированный теплоизоляционный материал без вспучивания глин.- практическая реализация предлагаемого способа позволяет утилизировать нефтешламы с выпуском конечного полезного продукта. Сравнительные характеристики предлагаемого способа представлены в таблице 3. Табл. 3. Физико - механические свойства и технологические особенности микропористого гранулированного теплоизоляционного материала по предлагаемой технологии и прототипа Способы Сырцовая Температур прочность а обжига,гранул, МПа С Прочность Теплопроводность, Требования к при Вт/мхК сырью по сдавливании в вспучиваемости цилиндре,МПа 4,7-5,8 0,06- 0,068 Позволяет использовать не вспучивающие глины 3 Сырцовая Температур прочность а обжига,гранул, МПа С Пример 1. Сначала суглинок размалывают в лабораторной шаровой мельнице до прохождения через сито 1,0 мм. Из приготовленного глинистого порошка берут три части с помощью цилиндрической емкости с объемом 1 литра и высыпают в сферическую чашу. Затем нефтешлам для перевода его из коллоидного состояния в коллоидно-пористое коллоидное состояние в количестве одной части с помощью цилиндрической емкости с объемом 1 литра добавляют в сферическую чашу, где уже насыпано две части молотого суглинка. Смесь из двух компонентов тщательно перемешивают в лабораторной мешалке до получения однородной массы. Из приготовленной смеси с помощью электронных весов взвешивают в количестве 300 г и переносят в лабораторную мешалку с молотым суглинком предварительно взвешенного в количестве 700 г. Смесь суглинка и нефтешлама переведенного из коллоидного состояния в коллоидно-пористое коллоидное состояние тщательное перемешивают с добавлением воды в количестве 15 (мас.) смеси до получения однородной массы. Из полученной массы формовались гранулы диаметром 5-20 мм и обжигались без предварительной сушки в электрической муфельной печи согласно следующего режима медленный подъем температуры до 200 С со скоростью 100 С в час с последующим подъемом температуры до 950 С со скоростью 300 С в час с экспозицией при этой температуре 12 мин. После выдержки изделия охлаждаются со снижением температуры обжига 40 С со скоростью 450 С в час. Полученный микропористый гранулированный теплоизоляционный материал обладает следующими свойствами сырцовая прочность 1,6 МПа, средняя плотность, - 700 кг/м 3, прочность при сжатии - 5,8 МПа и теплопроводностью 0,068 Вт/мхК. Пример 2. Сначала суглинок размалывают в лабораторной шаровой мельнице до прохождения через сито 1,0 мм. Из приготовленного глинистого порошка берут три части с помощью цилиндрической емкости с объемом 1 литра и высыпают в сферическую чашу. Затем нефтешлам для перевода его из коллоидного состояния в коллоидно-пористое коллоидное состояние в количестве одной части с помощью цилиндрической емкости с объемом 1 литра добавляют в сферическую чашу, где уже насыпано две части молотого суглинка. Смесь из двух компонентов тщательно перемешивают в 4 Прочность Теплопроводность, Требования к при Вт/мхК сырью по сдавливании в вспучиваемости цилиндре,МПа 3,5-4,0 0,06-0,065 Обязательное применение вспучивающей глины лабораторной мешалке до получения однородной массы. Из приготовленной смеси с помощью электронных весов взвешивают в количестве 400 г и переносят в лабораторную мешалку с молотым суглинком предварительно взвешенного в количестве 600 г. Смесь суглинка и нефтешлама переведенного из коллоидного состояния в коллоидно-пористое коллоидное состояние тщательное перемешивают с добавлением воды в количестве 16 (мас.) смеси до получения однородной массы. Из полученной массы формовались гранулы диаметром 5-20 мм и обжигались без предварительной сушки в электрической муфельной печи согласно следующего режима медленный подъем температуры до 230 С со скоростью 110 С в час с последующим подъемом температуры до 970 С со скоростью 325 С в час с экспозицией при этой температуре 11 мин. После выдержки изделия охлаждаются со снижением температуры обжига 37 С со скоростью 470 С в час. Полученный микропористый гранулированный теплоизоляционный материал обладает следующими свойствами сырцовая прочность 1,8 Мпа, средняя плотность, - 675 кг/м 3, прочность при сжатии - 5,2 МПа и теплопроводностью 0,064 Вт/мхК. Пример 3. Сначала суглинок размалывают в лабораторной шаровой мельнице до прохождения через сито 1,0 мм. Из приготовленного глинистого порошка берут три части с помощью цилиндрической емкости с объемом 1 литра и высыпают в сферическую чашу. Затем нефтешлам для перевода его из коллоидного состояния в коллоидно-пористое коллоидное состояние в количестве одной части с помощью цилиндрической емкости с объемом 1 литра добавляют в сферическую чашу, где уже насыпано две части молотого суглинка. Смесь из двух компонентов тщательно перемешивают в лабораторной мешалке до получения однородной массы. Из приготовленной смеси с помощью электронных весов взвешивают в количестве 500 г и переносят в лабораторную мешалку с молотым суглинком предварительно взвешенного в количестве 500 г. Смесь суглинка и нефтешлама переведенного из коллоидного состояния в коллоидно-пористое коллоидное состояние тщательное перемешивают с добавлением воды в количестве 17(ма.) смеси до получения однородной массы. Из полученной массы формовались гранулы диаметром 5-20 мм и обжигались без предварительной сушки в электрической муфельной печи согласно следующего режима медленный подъем температуры до 250 С со скоростью 120 С в час с последующим подъемом температуры до 1000 С со скоростью 350 С в час с экспозицией при этой температуре 12 мин. После выдержки изделия охлаждаются со снижением температуры обжига 40 С со скоростью 500 С в час. Полученный микропористый гранулированный теплоизоляционный материал обладает следующими свойствами сырцовая прочность 1,9 МПа, средняя плотность, - 650 кг/м 3, прочность при сжатии - 5,8 МПа и теплопроводностью 0,068 Вт/мхК. Источники информации. 1. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. М. Высшая школа, 1988, с 70-71. 2. Петров В.И. Пористые заполнители и легкие бетоны. Материаловедение. Технология производства. Самара. Самарск, гос. арх.-строит. ун-т 2009. с.292 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ изготовления микропористого гранулированного теплоизоляционного материала,включающий рыхление глины, дробление и отделение камня на дезинтеграторных вальцах,измельчение глины с помощью вальцов,перемешивание глины с добавлением воды в двухвальные смесители, подача керамической массы в дырчатые вальцы для получения сырцовых фракций заполнителя и обжиг во вращающейся печи с последующим охлаждением вспученного легкого заполнителя, отличающийся тем, что в качестве основного сырья используют не вспучивающиеся лессовидный суглинок с фракциями менее 1,0 мм в количестве 50-70 и дополнительно содержит нефтешлам в количестве 30-50 предварительно переведенного в капиллярно-пористое коллоидное состояние путем совместного перемешивания с лессовидным суглинком с фракциями менее 1,0 мм в соотношении лессовидный суглинок-нефтешлам 21, при этом лессовидный суглинок и нефтешлам предварительно переведенный в капиллярнопористое коллоидное состояние подвергают совместному перемешиванию с добавлением воды в количестве 15-17, затем керамическую массу подают в дырчатые вальцы для получения сырцовых гранул с диаметром 5-20 мм и обжигают без предварительной сушки во вращающейся печи согласно следующего режима - медленный подъем температуры до 200-250 С со скоростью 100-120 С в час с последующим подъемом температуры до 950-1000 С со скоростью 300-350 С в час с экспозицией при этой температуре 10-12 мин, после выдержки изделия охлаждают со снижением температуры обжига 35-40 С со скоростью 450500 С в час.