СТЕКЛО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК C03C11/00 

Изобретение относится к составам стекол, используемых для получения шлакового пеностекла, которое может быть использовано в строительной индустрии как эффективный теплоизоляционный материал.

Из уровня техники известно, что стекло для пеностекла получают из шихты, содержащей компоненты, при следующем их соотношении, мас.%: кварцевый песок 0÷99,5; доломит 1÷15; сода кальцинированная 8÷82; алюмосиликатный компонент (полевой шпат) 6÷88. (Б.К.Демидович. Производство и применение пеностекла. Минск: Наука и техника, 1972, с.121-122).

Недостатком известного аналога является ограниченная сырьевая база в связи с использованием в основном природного сырья, а также низкое содержание в нем окиси железа, отрицательно влияющее на прочность.

Известно стекло для получения пеноматериала следующего состава, мас.%: SiO₂ 57,66÷66,13; Al₂O₃ 2,75÷3,75; СаО 20,91÷29,35; MgO 0,94÷1,32; R₂O 6,21÷14,07; Fe₂O₃ 0,06÷0,08; P₂O₅ 0,67÷0,95; F 0,36÷0,49; SO₃ 0,13÷0,19, а в качестве сырьевых компонентов для варки стекла использованы следующие материалы, мас.%: гранулированный шлак фосфорного производства 44,82÷62,84; кварцевый песок 31,44÷46,31; сода 20,27÷9,84 (Авторское свидетельство СССР №1675243, дата приоритета 19.09.89, дата публикации 07.09.91, авторы Ж.Т.Сулейменов и др.).

Недостатком известного аналога также является ограниченная сырьевая база и низкое содержание в сырье окиси железа, влияющее на необходимость введения компонентов для повышения прочности.

Известно стекло для получения пеноматериала следующего состава, мас.%: SiO₂ 43,39÷54,99; Al₂O₃ 7,52÷9,68; Fe₂O₃ 1,69÷1,95; СаО 11,96÷22,98; MgO 0,93÷1,05; Na₂O 10,43÷16,56; K₂O 3,21÷3,76; MnO 0,04÷0,06; TiO₂ 0,32÷0,43; SO₃ 0,21÷0,35; S^2- 0,34÷0,60, a в качестве сырьевых компонентов для варки стекла использованы следующие материалы, мас.%: речной песок 43-65, сода 15-25 и нефелиновый шлам 18-35, являющийся отходом при производстве глинозема (патент РФ №2235694 С2, дата приоритета 27.02.2002, дата публикации 10.10.2003, авторы Нагибин Г.Е. и др., прототип).

Недостатком прототипа является высокая себестоимость стекла, обусловленная тем, что большую часть сырьевой массы составляет природный материал, а доля вводимых отходов производства глинозема составляет малую часть.

Задачей изобретения является снижение себестоимости стекла путем использования отходов теплоэнергетики, а также регенерированных песков.

Для решения поставленной задачи по первому варианту в стекле для получения пеностекла, включающем SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, TiO₂, согласно изобретению в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%: SiO₂ 49,97÷58,98; Al₂O₃ 3,98÷5,25; Fe₂O₃ 4,58÷7,27; CaO 13,31÷22,98; MgO 2,32÷4,02; K₂O 0,30÷0,53; Na₂O 6,31÷16,29; TiO₂ 0,24÷0,41.

Для решения поставленной задачи по второму варианту в стекле для получения пеностекла, включающем SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O, TiO₂, согласно изобретению в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики и дополнительно использованы регенерированные пески, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%: SiO₂ 58,13÷58,98; Al₂O₃ 3,98÷5,01; Fe₂O₃ 4,58÷6,47; CaO 13,31÷19,81; MgO 2,32÷3,46; K₂O 0,30÷0,46; Na₂O 6,31÷16,29; TiO₂ 0,24÷0,36.

В качестве сырьевых компонентов для варки использовали следующие материалы, мас.%: золу Красноярской ТЭЦ-1 47-85, регенерированный песок завода «Сибтяжмаш» (формовочные земли) 15-28 и соду 10-25. Составы сырьевых смесей приведены в таблице 1. В таблице 2 приведены химические составы стекла.

Таблица 1 Наименование компонентов Составы, мас.% 1 2 3 Зола Красноярской ТЭЦ-1 85 75 47 Регенерированный песок завода «Сибтяжмаш» - 15 28 Сода 15 10 25

Таблица 2 Окислы Химические составы стекла 1 2 3 Содержание окислов, мас.% SiO₂ 49,97 58,13 58,98 Al₂O₃ 5,25 5,01 3,98 Fe₂O₃ 7,27 6,46 4,58 CaO 22,98 19,81 13,31 MgO 4,02 3,46 2,32 K₂O 0,53 0,46 0,30 Na₂O 9,57 6,31 16,29 TiO₂ 0,41 0,36 0,24

Из таблиц видно, что заявляемый состав стекла для получения пеностекла характеризуется высоким содержанием отходов теплоэнергетики и количественным содержанием компонентов в таком соотношении окислов, которое обеспечивает снижение себестоимости и оптимальную температуру варки (1320°С) и вспенивания стекла.

Технологический процесс производства пеностекла на основе заявленных составов стекла состоит в следующем. Готовят сырьевую смесь, засыпают ее в огнеупорные тигли и подвергают нагреву до температуры 1320°С в течение 1-го часа в камерной высокотемпературной электропечи (ПВК-1,4-17). Сваренное стекло подвергают резкому охлаждению в воде для получения стекольного гранулята. Далее стекольную фракцию сушат и подвергают совместному помолу с углеродистым газообразователем (графитом) в керамической шаровой мельнице до удельной поверхности 5000-6000 см²/г. Готовую шихту загружают в формы из жаростойкого металла и вспенивают при температуре 850-950°С в течение 0,5-2 часов. После стабилизации структуры полученного пеностекла и постепенного охлаждения блоки извлекают из форм.

Пеностекло, полученное из предлагаемого состава шихты при вышеуказанном режиме термообработки, имеет равномерную мелкопористую структуру с размером пор до 3 мм и плотностью 300-500 кг/м³.

Изобретение относится к составам стекол, используемых для получения шлакового пеностекла. Технический результат заключается в снижении себестоимости, оптимальной температуры варки и вспенивания стекла. Сырьем для получения стекла являются отходы теплоэнергетики. Стекло для получения пеностекла содержит следующие компоненты, мас.%: SiO₂ 49,97÷58,98; Al₂O₃ 3,98÷5,25; Fe₂O₃ 4,58÷7,27; CaO 13,31÷22,98; MgO 2,32÷4,02; K₂O 0,30÷0,53; Na₂O 6,31÷16,29; TiO₂ 0,24÷0,41. В другом варианте изобретения в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики и регенерированные пески, при этом стекло для пеностекла содержит следующие компоненты, мас.%: SiO₂ 58,13÷58,98; Al₂O₃ 3,98÷5,01; Fe₂O₃ 4,58÷6,47; CaO 13,31÷19,81; MgO 2,32÷3,46; K₂O 0,30÷0,46; Na₂O 6,31÷16,29; TiO₂ 0,24÷0,36. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Стекло для получения пеностекла, включающее SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, TiO₂, отличающееся тем, что в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%:
SiO₂ 49,97÷58,98 Al₂O₃ 3,98÷5,25 Fe₂O₃ 4,58÷7,27 CaO 13,31÷22,98 MgO 2,32÷4,02 K₂O 0,30÷0,53 Na₂O 6,31÷16,29 TiO₂ 0,24÷0,41

2. Стекло для получения пеностекла, включающее SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, TiO₂, отличающееся тем, что в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики и дополнительно использованы регенерированные пески, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%:
SiO₂ 58,13÷58,98 Al₂O₃ 3,98÷5,01 Fe₂O₃ 4,58÷6,47 CaO 13,31÷19,81 MgO 2,32÷3,46 К₂О 0,30÷0,46 Na₂O 6,31÷16,29 TiO₂ 0,24÷0,36