Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КРЕМНИСТЫХ ПОРОД

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству теплоизоляционных, теплоизоляционно-конструкционных и конструкционных изделий из широко распространенного и доступного сырья.

Известен способ изготовления керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного материала, включающий обработку кремнеземсодержащего компонента, смешение его с щелочным компонентом, введенным виде гранул или раствора каустической соды и кальцинированной соды в виде порошка, гомогенизацию сырьевой смеси, предварительный обжиг гранулированной смеси, помол обожженных гранул и обжиг размолотого порошка в металлических формах /1/.

Известен способ получения конструкционно-теплоизоляционного пеностекла, включающий смешение измельченного кремнеземсодержащего компонента с раствором щелочи, при этом общее количество оксидов щелочного металла составляет от 8 до 30 мас.% от массы сухого кремнеземистого компонента, полученную после смешения массу гранулируют, осуществляют ее термообработку, помол и обжиг в металлических формах /2/.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения легковесного керамического теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного строительного материала, включающий предварительную обработку кремнеземсодержащего компонента для активации кремнезема, смешение кремнеземсодержащего компонента (диатомита, трепела и/или опоку, содержащие активный кремнезем) и щелочного компонента (смесь 46%-ного водного раствора каустической соды и вспененный водный раствор кальцинированной соды в соотношении 1,0-1,1/0,5-1,3), гомогенизацию сырьевой смеси, предварительный обжиг гранулированной смеси, помол обожженных гранул и обжиг размолотого порошка в металлических формах /3/.

Недостатком известных способов является невозможность изготовления различного ассортимента изделий на одной технологической линии, недостаточно высокое качество выпускаемых изделий по однородности структуры, равномерности пористости и значительный расход дорогостоящих порообразующих добавок.

Техническим результатом предлагаемого решения является изготовление различного ассортимента строительных изделий требуемого качества (от теплоизоляционного до конструкционного) на единой технологической линии, снижение энергозатрат, повышение качества строительных изделий и значительная экономия дорогостоящих порообразующих добавок.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления строительных изделий на основе кремнистых пород, включающий усреднение состава кремнистых пород путем послойного конусования, первичную переработку с удалением крупных включений, введение поризующих добавок, совместную их обработку, формование гранул, их термическую обработку, помол гранул, заполнение форм порошком, обжиг в формах, распалубка форм, распиловка вспученных плит на изделия требуемого размера, отличающийся тем, что термическую обработку гранул проводят до остаточной влажности, обеспечивающей их помол в шаровых мельницах или стержневых смесителях, после помола гранул осуществляют разделение порошка по фракциям, заполнение форм ведут порошком требуемого грансостава, обеспечивающего изготовление изделий с заданными параметрами по плотности и теплопроводности, а крупную, пылеватую фракции отбирают и возвращают на пост помола гранул, а отходы от распиловки вспученных плит подают для производства сухих строительных смесей и/или на пост помола гранул, при этом в качестве кремнистого сырья используют кремнистые породы плотностью 0,4-1,0 г/см³ с содержанием в них SiO₂ 53,0-92,0%, аморфного кремнезема (SiO₂, растворенного в 5% KOH) 9,0-76,0%, CaO 0,5-4,5%, MgO 0,1-2,3%.

Применение в предлагаемом способе низкотемпературной термической обработки гранул обеспечивает сохранение дорогостоящих поризующих добавок в заданной пропорции и активной фазе, экономии тепловой и электрической энергии.

Использование разделения порошка по фракциям после помола гранул позволяет изготавливать изделия различного ассортимента на одной технологической линии.

Заполнение форм порошком узкой фракцией определенного грансостава обеспечивает получение изделий с однородной структурой и требуемой теплопроводности и прочности для данного вида изделий.

Возврат крупной и пылеватой фракций, содержащих значительное количество нереализованных поризующих добавок в активной форме, на пост помола позволит значительно сэкономить дорогостоящие поризующие компоненты (NaOH, Ma₂CO₃).

Использование отходов от распиловки вспученных плит для производства сухих строительных смесей и/или на посту помола гранул позволяет получить безотходное производство.

Способ реализовали следующим образом.

Исходный кремнеземсодержащий компонент, а именно природные сырьевые материалы: диатомит, или трепел, или опоку, или их смесь в заданной пропорции, плотностью 0,4-1,0 г/см³ с содержанием в них SiO₂ 53,0-92,0% аморфного кремнезема (SiO₂ растворенного в 5% KOH) 9,0-76,0%), CaO 0,5-4,5%, MgO 0,1-2,3%, со склада или непосредственно из карьера, где производили усреднение состава кремнистого сырья, путем послойного конусования, загружали в питатель, откуда посредством ленточного конвейера подавали на предварительную переработку в камневыделительные вальцы для удаления крупных трудно дробимых включений. В подготовленное таким образом кремнистое сырье вводили поризующие добавки (каустическую соду (NaOH), кальцинированную соду (Na₂CO₃), причем соотношение каустической и кальцинированной соды в щелочном компоненте зависит от содержания аморфного кремнезема в исходном сырье, совместно их обрабатывали и формовали гранулы. Отформованные гранулы подвергали низкотемпературной термической обработке до остаточной влажности, обеспечивающей их помол. После чего производили помол с разделением порошка по фракциям. Полученным размолотым порошком требуемого грансостава заполняли металлические формы изделий, при этом форма и размеры изделий могут быть самыми разнообразными. Крупную и пылеватую фракции после фракционирования порошка возвращали на пост помола гранул. Формы, заполненные порошком необходимого грансостава, отправляли на обжиг в туннельную печь, где обжигали в интервале температур 680-850°C, при которой происходило вспучивание. После обжига формы выгружали, производили их распалубку и распиловку вспученных плит на изделия требуемого размера. Отходы от распиловки плит возвращали на пост помола гранул и для производства сухих строительных смесей.

Конкретные примеры способа реализовали на трепеле Алатырского месторождения Республики Чувашия, содержащего:

SiO₂ 70,6%; AL₂O₃+TiO₂ 9,6%; СаО 3,7%; MgO 1,2%; SO₃ 0,75%;

аморфного кремнезема, растворимого в 5% KOH - 39,3%.

Из шихты в пересчете на сухой материал: трепел 86%; NaOH 5,5%; Na₂CO₃ 8,5%, тщательно обработанной, формовали гранулы, которые подвергали сушке при температуре 110°C теплоносителем от печи до остаточной влажности 10%. Режим термообработки и остаточная влажность гранул принимались с учетом возможности помола их в шаровых мельницах или стержневых смесителях. Затем производили помол гранул и разделение порошка на фракции: 0,1-1 мм; 1-2 мм; 2-3 мм. Оставшиеся после разделения порошка на требуемые фракции крупные и пылеватые фракции возвращали на пост помола. Порошками требуемого грансостава заполняли формы, обжигали и охлаждали. Охлажденные изделия извлекали из формы и распиливали на несколько частей. Отходы от распиловки плит возвращали на пост помола и для производства сухих строительных смесей.

Структура материала однородная, пористость материала равномерная.

В результате получены следующие данные плотности и прочности готовых изделий:

при грансоставе порошка 0,1-1 мм плотность - 667 кг/м³, прочность - 167 кг/см²,

при грансоставе порошка 1-2 мм плотность - 497 кг/м³, прочность - 107 кг/см²,

при грансоставе порошка 2-3 мм плотность 327 кг/м³, прочность - 27,2 кг/см².

Представленные выше примеры осуществления способа не являются исчерпывающими и приведены только с целью пояснения изобретения и подтверждения его промышленной применимости.

Достоинством предлагаемого технического решения является изготовление различного ассортимента строительных изделий требуемого качества (от теплоизоляционных до конструкционных) на единой технологической линии, обеспечивающей получение строительного материала с однородной структурой, требуемой теплопроводности и прочности для конкретного вида изделий при значительной экономии дорогостоящих порообразующих добавок, тепловой и электрической энергии.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и может быть использовано при производстве керамических изделий без каких-либо особых условий.

Источники информации, принятые при составлении заявочных материалов:

1. RU №2442762 С04В 38/00 от 10.09.2010 г.

2. RU №2451644 С03С 11/00 от.22.10.2010 г.

3. RU №2473516 С04В 38/00 от.29.06.2011 г.