КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА Российский патент 2006 года по МПК C03C11/00 

Описание патента на изобретение RU2287495C1

Изобретение относится к составам для получения гранулированного пеностекла, используемого в качестве эффективного теплоизоляционного материала, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

Известно пеностекло, включающее: SiO2, Al2O3, Fe2O2, CaO, K2O, Na2O, SiC, TiO2 [a.c. 14130676, МПК С 03 С 11/00, опубл. 30.07.88 г., Бюл. №28].

Недостатком этого пеностекла является высокая температура вспенивания 1443К.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла [п. 2243174, МПК С 03 С 11/00, опубл. 27.12.2004 г., Бюл. №36, (прототип)], включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, связующее - растворимое стекло и порообразователь - шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ20,0-21,0Шлам алюминиевого производства1,0-2,0Растворимое стекло8,0-10,0Бой стеклаостальное

Недостатком этой сырьевой смеси является наличие гидрофобных частиц углерода в шламе, что не позволяет вводить большое количество порообразователя и соответственно снижает количество используемых отходов.

Технический результат изобретения заключается в повышении прочности готовых гранул при сдавливании в цилиндре, расширении сырьевой базы, снижении себестоимости и охране окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что в композиционной смеси для получения гранулированного пеностекла, включающей бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и порообразователь, новым является то, что в качестве порообразователя используется пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ21,5-23Пыль электрофильтровкремниевого производства3,0-5,0Растворимое стекло7,0-8,0Бой стеклаостальное

В композиционной смеси для получения пеностекла используют отходы оконного и тарного стекла, шлак тепловых электростанций, в качестве связующего - растворимое стекло, а в качестве порообразователя - пыль электрофильтров завода по производству кремния, что позволяет отказаться от дорогостоящих добавок карбида кремния и технического углерода и получать пористые гранулы из отходов других производств.

Изготовление гранулированного пеностекла основано на порошковом способе, который предусматривает приготовление тонкодисперсной шихты, состоящей из порошка стекла, шлака ТЭЦ и порообразователя, формование гранул, спекание шихты с одновременной ее поризацией, закрепление пористой структуры и снятие температурных напряжений.

Технология изготовления композиционной смеси для получения гранулированного пеностекла состоит в следующем: стеклобой, шлак ТЭЦ и пыль электрофильтров кремниевого производства подвергают совместному помолу в шаровой мельнице до удельной поверхности шихты 400-500 м2/кг. Полученную смесь загружают в тарельчатый гранулятор, увлажняют растворимым стеклом плотностью 1,14-1,20 г/см3 до влажности 16-18% и гранулируют. Полученные гранулы сушат при температуре 373-393К, а затем проводят вспенивание при температуре 943-1073К в течение 6-20 минут. Вспененные гранулы пеностекла для снятия температурных напряжений выкладывают в емкости с нагретым песком.

Пыль электрофильтров кремниевого производства содержит, мас.%, мелкодисперсные: SiO2 - 55,6; С - 20; SiC - 24; TiO2 - 0,2; Р2O5 - 0,2. При данном соотношении порообразователя обеспечивается вспенивание стекол при сравнительно низких температурах 1003-1063К без кристаллизации. Кристаллизация протекает при температуре выше 1063°С, в результате чего образуется кристаллическая корочка, которая обеспечивает повышение прочности при сдавливании в цилиндре от 2,0 до 2,75 МПа, при невысокой насыпной плотности.

В шлаке ТЭЦ содержится до 33,4% СаО, до 11,0% Fe2O3, 9,59% п.п.п (потери при производстве, состоящие из углерода, воды и серы), до 0,60% TiO2, до 45,41% SiO2.

Добавка к порошку стекла остеклованного шлака ТЭЦ, растворимого стекла и пыли электрофильтров - отходов при производстве кремния способствует упрочнению готовых гранул пеностекла и улучшает процесс вспенивания при обжиге.

Совместное введение с пылью электрофильтров мелкодисперсных SiO2; С; SiC; TiO2; P2O5; SO3 и Fe2O3, введенных со шлаком ТЭЦ, положительно влияет на процесс вспенивания и упрочнения пеностекла.

При термообработке от температуры 793К начинается плавное выгорание углерода, который вступает в реакцию с триоксидом серы, содержащимся в стекле и шлаке с образованием газообразных оксидов

SO3+C→S2-+CO+CO2

Двухвалентная сера S2- вступает в реакцию с оксидом железа Fe2O3 по схеме

S2-+Fe2O3→FeS2+O2

Углерод с кислородом образуют углекислый газ по схеме:

С+О2→СО2

С парами воды выделяется активный водород

С+Н2O→2Н+СО

Выделяющийся атомарный водород участвует в разложении сульфида железа (сульфидов металлов)

FeS3+2H→H2S+Fe

MeS2+2Н→H2S+Me

Пирит в восстановительных условиях восстанавливается по схеме:

3FeS2+С→6S+Fe3C↓

и распределяется по всему объему в мелкодисперсном состоянии.

При контакте с парами воды, выделяющимися из гранул влажностью до 2%, идет интенсивное выделение газов по схеме:

3S+2Н2O→SO2↑+2H2S↑

о чем свидетельствует запах сероводорода при раздавливании гранул.

Процесс вспенивания в присутствии газов СО, CO2 и H2S протекает очень интенсивно.

Таким образом, введение пыли электрофильтров кремниевого производства в композиционную смесь, содержащую бой стекла и шлак ТЭЦ, позволяет получить гранулированное пеностекло с равномерной пористой структурой и повышает показатели по прочности при пониженных температурах 943-1063К, а содержащийся в пыли электрофильтров диоксид титана в комбинации с сульфидной серой, углеродом и пятиокисью фосфора способствуют кристаллизации без применения дорогостоящих фторсолей.

Для полученного по такой технологии гранулированного пеностекла характерна сферическая форма пор преимущественно замкнутой структуры.

В таблице 1 приведены составы смесей для приготовления гранулированного пеностекла.

Таблица 1Наименование компонентовПримеры предложенного состава, масс.%123Шлак ТЭЦ21,522,523Пыль электрофильтров кремниевого производства543Растворимое стекло77,58Бой стекла66,56666

В таблице 2 приведены показатели свойств полученных материалов.

Таблица 2Сырьевая смесьТемпература вспенивания, КПоказатели свойствКоэффициент вспениванияНасыпная плотность, кг/м3Прочность при сдавливании в цилиндре, МПаВодопоглощение, %110635,21502,002,48210334,101702,503,0310033,762002,750,71

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что из предлагаемой композиционной смеси получают гранулированное пеностекло, обладающее насыпной плотностью от 165 до 200 кг/см3 при более низких температурах вспенивания (1003-1063К) и прочностью при сдавливании в цилиндре от 2,00 до 2,75 МПа.

Использование шлаков тепловых электростанций и пыли электрофильтров кремниевого производства позволяет расширить сырьевую базу, снизить себестоимость производства гранулированного пеностекла и одновременно решает проблему утилизации отходов и охраны окружающей среды и сокращает расходы на содержание отвалов.

Похожие патенты RU2287495C1

название год авторы номер документа
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА 2003
  • Башкиров Ю.М.
  • Кирко В.И.
  • Колосова М.М.
  • Нагибин Г.Е.
  • Подлекарев А.И.
RU2243174C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА 2005
  • Помилуйков Олег Владимирович
  • Бурый Анатолий Анатольевич
  • Калейчик Сергей Петрович
  • Нагибин Геннадий Ефимович
  • Колосова Мария Михайловна
RU2294902C1
СТЕКЛОГРАВИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ ПОРИСТЫЙ 2015
  • Яценко Елена Альфредовна
  • Смолий Виктория Александровна
  • Косарев Андрей Сергеевич
  • Гольцман Борис Михайлович
RU2604731C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ 2005
  • Помилуйков Олег Владимирович
  • Бурый Анатолий Анатольевич
  • Калейчик Сергей Петрович
  • Черноок Оксана Владимировна
RU2302390C2
ЗАПОЛНИТЕЛЬ ПОРИСТЫЙ ДЛЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЗАСЫПОК 2015
  • Смолий Виктория Александровна
RU2604527C1
ГРАНУЛИРОВАННОЕ ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО 2012
  • Смолий Виктория Александровна
  • Яценко Елена Альфредовна
  • Косарев Андрей Сергеевич
  • Гольцман Борис Михайлович
RU2515520C1
ГРАНУЛИРОВАННОЕ ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО 2013
  • Яценко Елена Альфредовна
  • Смолий Виктория Александровна
  • Косарев Андрей Сергеевич
  • Гольцман Борис Михайлович
RU2537431C1
ГРАНУЛИРОВАННОЕ ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО 2013
  • Яценко Елена Альфредовна
  • Смолий Виктория Александровна
  • Косарев Андрей Сергеевич
  • Гольцман Борис Михайлович
RU2528798C1
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОГРАНУЛЯТА ДЛЯ ПЕНОСТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 2009
  • Казьмина Ольга Викторовна
  • Абияка Анатолий Николаевич
  • Верещагин Владимир Иванович
  • Соколова Светлана Николаевна
RU2415817C1
ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО 2010
  • Смолий Виктория Александровна
  • Яценко Елена Альфредовна
  • Гузий Владимир Анатольевич
  • Паршуков Владимир Иванович
  • Земляная Елена Борисовна
  • Грушко Ирина Сергеевна
  • Косарев Андрей Сергеевич
RU2448919C1

Реферат патента 2006 года КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА

Изобретение относится к составам для получения гранулированного пеностекла, используемого в качестве эффективного теплоизоляционного материала, а также в качестве заполнителя для легких бетонов. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности готовых гранул при сдавливании в цилиндре, расширении сырьевой базы, снижении себестоимости и охране окружающей среды. Композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла включает бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов мас.%:

Шлак ТЭЦ21,5-23Пыль электрофильтровкремниевого производства3,0-5,0Растворимое стекло7,0-8,0Бой стеклаостальное

2 табл.

Формула изобретения RU 2 287 495 C1

Композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла, включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и порообразователь, отличающаяся тем, что в качестве порообразователя содержит пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ21,5-23Пыль электрофильтровкремниевого производства3,0-5,0Растворимое стекло7,0-8,0Бой стеклаОстальное

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2287495C1

СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА 2003
  • Башкиров Ю.М.
  • Кирко В.И.
  • Колосова М.М.
  • Нагибин Г.Е.
  • Подлекарев А.И.
RU2243174C1
Гранулированное пеностекло 1981
  • Гагунашвили Давид Соломонович
  • Заалишвили Гарри Георгиевич
  • Соселия Дали Тариеловна
SU969690A1
Вяжущее 1979
  • Короленко Людмила Парфеновна
  • Павелько Петр Ильич
  • Миняйло Андрей Иванович
  • Кравченко Владимир Иванович
  • Курило Анатолий Иосифович
  • Бирюков Константин Константинович
  • Громов Борис Петрович
SU835982A1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА 1998
  • Наумов В.И.
  • Ахлестин Е.С.
  • Гимик В.В.
  • Головин Е.П.
  • Сучков В.П.
RU2149146C1
DE 1944523 А, 12.03.1970.

RU 2 287 495 C1

Авторы

Помилуйков Олег Владимирович

Бурый Анатолий Анатольевич

Калейчик Сергей Петрович

Нагибин Геннадий Ефимович

Колосова Мария Михайловна

Даты

2006-11-20Публикация

2005-04-06Подача