ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО Российский патент 2012 года по МПК C03C11/00 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии изготовления эффективных теплоизоляционных материалов.

Известен состав блочного пеностекла (патент РФ №2187473), содержащий стеклоотходы, вспенивающую смесь: натриевое жидкое стекло, активная сажа, сульфат натрия, активный кремнезем, оксид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стеклоотходы 75-98 Вспенивающаяся смесь, включающая мас.%: 2-25

0,5-5 натриевого жидкого стекла;

0,2-1,5 активной сажи;

0,5-1,5 сульфата натрия;

0,6-12,0 активного кремнезема;

0,2-5,0 оксида бора.

Недостатком является трудоемкий способ получения данного блочного пеностекла.

Известна сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2243174), включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, связующее - растворимое стекло и порообразователь - шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ 20,0-21,0 Шлам алюминиевого производства 1,0-2,0 Растворимое стекло 8,0-10,0 Бой стекла остальное

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

Наиболее близкой по составу является композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2287495), которая включает бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ 21,5-23 Пыль электрофильтров   кремниевого производства 3,0-5,0 Растворимое стекло 7,0-8,0 Бой стекла остальное

Недостатком прототипа является высокая температура вспенивания 1003-1063ºС.

Задача изобретения - снижение ресурсоемкости технологии пеношлакостекла без ухудшения его качества.

Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы, снижении себестоимости, утилизации золошлаковых отходов ТЭС, снижении температуры вспенивания до 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла, и упрощении технологии получения пеношлакостекла.

Технический результат достигается за счет введения в состав пеношлакостекла в качестве основного сырьевого компонента шлаковых отходов ТЭС (шлак ТЭС) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭС 60-80 Борная кислота 10-20 Мел 5-10 Магний сернокислый 5-10

Процесс получения пеношлакостекла включает следующие стадии:

- приготовление шихты;

- вспенивание;

- отжиг;

- механическую обработку блоков.

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых мельницах. Помол следует производить до достижения удельной поверхности 400…600 м²/кг. В процессе помола производят увлажнение смеси до 1%.

Подготовка форм для вспенивания включает очистку и обмазку их внутренней поверхности меловой или каолиновой суспензией для предотвращения прилипания стекла к металлу.

Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном, стараясь использовать при этом постоянное давление. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. В камере печи формы устанавливают в зоне постоянных температур.

Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. Поскольку на этой стадии поверхностные слои могут переохладиться, предусмотрена стадия стабилизации при температуре порядка 600ºС.

После выдержки при 600ºС в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч.

После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

В таблице приведены свойства синтезированных пеношлакостекол.

Пример №1.

Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: мел, магний сернокислый, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 60 Борная кислота 20 Мел 10 Магний сернокислый 10

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600ºС в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

Пример №2.

Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие сырьевые материалы: мел, магний сернокислый, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 70 Борная кислота 15 Мел 10 Магний сернокислый 5

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600ºС в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

Пример №3.

Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие сырьевые материалы: мел, магний сернокислый, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 80 Борная кислота 10 Мел 5 Магний сернокислый 5

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600ºС в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО Свойства синтезированных пеношлакостекол № состава Удельный вес, г/см³ Водопоглощение, % Кажущаяся пористость, % Плотность, г/см³ Предел прочности при сжатии, МПа Теплопроводность, Вт/м·град (при 0ºС) 1 0,55 84,43 46,60 0,55 0,24 0,14 2 0,58 70,00 55,79 0,80 0,29 0,28 3 0,63 50,00 54,87 0,89 0,36 0,32

Изобретение относится к строительным теплоизоляционным материалам. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры вспенивания до 850-980°С, упрощении технологии получения пеношлакостекла. Пеношлакостекло содержит следующие компоненты, мас.%: шлак ТЭС - 60-80; борную кислоту - 10-20; мел - 5-10; магний сернокислый - 5-10. 3 пр., 1 табл.

Пеношлакостекло, содержащее шлак ТЭС, отличающееся тем, что дополнительно содержит мел, магний сернокислый, борную кислоту в следующем соотношении, мас.%:
Шлак ТЭС 60-80 Борная кислота 10-20 Мел 5-10 Магний сернокислый 5-10