СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2012 года по МПК C03B19/08 C03C11/00 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к производству облицовочно-теплоизоляционного материала.

Пеносиликат вообще и пеностекло, в частности, являются неорганическими силикатными материалами, содержащими в своем объеме значительные количества газовой фазы. Процесс получения этого материала заключается в изготовлении шихты, состоящей на 95-97% из стекла и на 5-3% из газообразователей (карбонатных, например, известняка или углеродных, например древесного угля, кокса, сажи), нагревании шихты до температуры 850-875°С. При этой температуре зерна стекла спекаются, а образовавшиеся в результате разложения газообразующих добавок газы вспучивают высоковязкую стекломассу. После отжига и охлаждения получается пористый материал с высокими теплоизоляционными свойствами и большой механической прочностью [1].

Общие вопросы получения пеностекла описаны в монографиях [2, 3]. Отмечается, что для различных потребительских целей изготавливают пеностекло как в виде блоков различной формы, так и в виде кусков правильной (обычно сферической) или неправильной формы. Для изготовления блоков смесь сырьевых порошков засыпают в формы и подвергают термической обработке.

Для различных целей пеностекло может быть получено в виде трех основных потребительских материалов: блоков, гравия (гранулы) и кусков неправильной формы (щебень). Существующие методы не позволяют получать материал белого или иного, кроме черного, цвета.

Для получения блоков пеностекла обычно используют в качестве сырья смесь порошков стекла и газообразующего компонента, как это предлагается в вышеупомянутых монографиях. Смесь помещают в жаропрочные формы, которые нагревают до размягчения стекла и газовыделения в системе, что для большинства стекол происходит при температурах примерно 750-900°С. В результате после охлаждения получают блоки пеносиликатных материалов.

Для предотвращения оседания пены можно использовать эффект кристаллизации стекла, как это предложено в патенте [4]. Фактически в данном патенте получается пенокерамика, имеющая частично кристаллическое строение. Основные свойства и принципы получения керамики подробно описаны в классических работах А.И.Августинника [5] и Будникова П.П. [6].

Пенокерамика на основе широко распространенных кремнистых пород (трепела, диатомита, опоки и др.) также имеет свою нишу в технологии строительства. Отмечается, что уже существуют технологии получения неорганических кремнистых материалов низкой плотности для использования в качестве тепло- и звукоизоляции.

Например, для изготовления подобного теплоизоляционного материала в известном техническом решении [7] используют смесь кремнистой породы из группы трепел, диатомит, опока и щелочного компонента. Данную смесь укладывают в формы и термически обрабатывают в два этапа, используя предварительный нагрев при 40-60°С в течении 30-60 минут с последующим ее нагревом со скоростью 50-150°С/мин до температуры 800-900°С и выдержке при ней 20-30 минут. В результате получается теплоизоляционный материал с размерами, соответствующими используемой форме.

Известны и другие технические решения, позволяющие использовать широко распространенные горные породы в виде трепела, диатомита или опоки для изготовления теплоизоляционных изделий в виде кирпича, плит, блоков и т.д. Так в патенте [8] предлагается получать пенокерамический утеплитель из перечисленных кремнистых пород методом смешивания дозированных кремнистой породы и щелочного компонента, выдержкой при положительной температуре 2-24 часов, затем вспучиванием смеси путем термической обработки при температуре 650-750°С в течение 5-40 минут до увеличения объема садки смеси не менее чем на 10%. Далее предлагается размол полученной вспученной массы до фракции менее 0,5 мм, укладка полученного порошка в формы, нагрев до температуры 700-800°С при скорости нагрева 1-3°С/мин и выдержка при указанной температуре в течение 15-60 минут.

Помимо обычно используемых углерода или карбоната кальция, возможно применение как органических соединений, образующих углерод при пиролизе, так и различных карбонатов.

Например, в патенте [9] предлагается способ получения пеносиликатного материала из порошка стекла, водного раствора газообразователя глицерина (0,5-2,0% от массы стекла) и водного раствора силиката натрия. Процесс проводят периодически в лопастном смесителе-грануляторе, где в порошковую фракцию, при активном перемешивании, вводятся водные растворы газообразователя и силиката натрия. При достижении влажности композиции до 15 мас.% начинается слипание и скатывание материала в гранулы. Полученный гранулированный полупродукт помещают в металлические формы для термообработки сопровождающейся пенообразованием до получения единого пеносиликатного блока.

В патенте [10] авторы предлагают использовать комплексный газообразователь на основе отходов сахарного производства, содержащий в своем составе карбонаты и органические соединения. Авторы патента 11 предлагают технологию непрерывного процесса изготовления гранулированной пеностеклокерамики. Предлагается следующее соотношение компонентов для получения продукта, мас.%: парообразователь 3-5; органическая добавка 3-5; глина 10-20; стеклобой - остальное. При этом в качестве парообразователя используют кокс, а в качестве органической добавки - тонкоизмельченные древесные опилки или солому. Следует отметить, что используемая в этом случае глина не выполняет функции вяжущего компонента и в процессе изготовления не происходит изготовление полупродукта, основанное на использовании вяжущих свойств глины.

Окислительной составляющей газообразователя обычно бывает сульфат-ион, содержащийся в стекле, но известны технические решения, предусматривающие добавление иного окислителя. Так, например, авторы [12] предлагают использовать нитраты натрия или калия, добавляя их в шихту.

Помимо обычно используемого для получения пеностекла специально сваренного стекла, известны технические решения, позволяющие использовать несортовой стеклобой. Однако в этом случае требуется сложный и энергоемкий ряд переделов. Дополнительно осложняет процесс необходимость применения значительного количества реагентов. Так, например, в патенте [13] предлагается способ получения пеностекла, включающий специальное изготовление шихты из стеклобоя. Процесс включает изготовление композиции из молотого стеклобоя и водного раствора силиката натрия или калия. Необходимо отметить, что в приведенном примере масса раствора силиката натрия в два раза превышает количество стеклобоя, используемого для получения композиции. После изготовления указанной пасты, содержащей помимо стеклобоя и раствора силиката натрия или калия, еще углеродсодержащий газообразователь, композицию сушат, термообрабатывают при 450-550°С и снова дробят до порошка, который уже непосредственно используют для производства пеностекла термообработкой при 750-830°С. Аналогичный процесс, включающий двойной прогрев сырья и двойной помол, описан в патентах [14, 15].

Следует отметить, что в ряде упомянутых патентов для создания в процессе газообразования восстановительной среды авторы предлагают использование углерода либо водорастворимых органических соединений, обычно воды или глицерина. Однако обычно не используется комплексный восстановитель и восстановительные газообразователи вносятся в смесь порошков тем или иным образом подготовленную к термообработке и никогда не предполагается возможность взаимодействия восстановительных компонентов с окислительными компонентами, выделяющимися в процессе разложения вяжущего компонента.

Процессы силикатообразования и стеклообразования могут быть использованы для получения блочного пеностеклянного материала. В этом случае процесс газовыделения при синтезе стекла совмещен с пенообразованием. Для осуществления такого процесса подходит взаимодействие аморфного кремнезема с гидроксидами или, иными словами, дегидрирование высокомодульных силикатов. Действительно, в уже упомянутом патенте [7] авторы предлагают для получения теплоизоляционного материала смешать аморфную кремнистую породу - трепел, диатомит, опока - смешать со щелочным компонентом и осуществить предварительный нагрев при температуре 40-60°С в течение 30-60 минут. В этом случае происходит образование высокомодульных гидратированных полисиликатов, которые в дальнейшем термообрабатываются при температурах 800-900°С. В результате получаются изделия с низкой плотностью и повышенной влагостойкостью.

В патенте [16] описывается шихта для получения пеноцеолита как легкого конструкционного теплоизоляционного материала для строительных нужд. Для его производства цеолитсодержащую породу измельчают в шаровой мельнице, после термообработки в течение 30 минут цеолитсобержащий туф перемешивают с раствором щелочи, полученную смесь помещают в формы и вспенивают при 850°С в течение 10 минут. Затем отжигают.

Авторами патента [17] предложен способ получения искусственного пористого заполнителя из цеолитсодержащего туфа путем вспенивания при обжиге сырьевой смеси, включающей цеолитсодержащий туф, кальцинированную соду и углеродсодержащий газообразователь (антрацит или глицерин).

В патенте [18] описывается способ повышения прочности ячеистого стекла, что и является целью изобретения. Известная шихта содержит «гидрат окиси натрия» (6-12 мас.%; углерод 0,015-0,09 мас.%; перлит - остальное. Предлагается введение в состав шихты алюмокальциевый шлам при следующем соотношении: гидрат окиси натрия 6-10 мас.%; углерод 0,04-0,08; алюмокальциевый шлам 6-10 мас%; перлит остальное). Алюмокальциевый шлам является продуктом реагентной обработки сточных вод в процессе плакирования алюминиевой ленты, который представляет собой высокодисперсный осадок, содержащий Аl₂О₃ 28 мас.%; СаО 15,0 мас.%; SO₃ 4,0 мас.%; SiO₂ 3,2 мас.%; MgO 2,0 мас.%; Fе₂O₃ 4,5 мас.%; R₂O 2,5 мас.% и другие составляющие.

Близким по химической сущности к вышеописанным является уже упомянутое изобретение [8]. В описании предлагается смешение кремнистой породы - трепела, диатомита или опоки - и щелочного компонента, выдержку полученной композиции при положительной температуре 2-24 часа и последующую термообработку при 650-750°С. В дальнейшем для придания вспученной массе требуемых геометрических размеров, ее дробят до фракции менее 0,5 мм, укладывают полученный порошок в формы необходимых размеров и спекают при 700-800°С.

В патенте [19] предложен химический состав стекла, используемого при производстве пеностекла. Задача была поставлена расширить сырьевую базу за счет использования тонкодисперсного кремнеземсодержащего сырья и снизить энергетические затраты при осуществлении технологического процесса. Шихта для изготовления стеклогранулята для пеностекла содержит кремнеземсодержащий материал, с содержанием оксида кремния не менее 83% и размером фракции менее 0,1 мм (60-68 мас.%), кальцинированная сода (19-23 мас.%), доломит (13-16 мас.%). В качестве кремнеземсодержащего материала предлагается использовать кварцевый песок, природный маршаллит, диатомит или опоку. После отделения фракции менее 0,1 мм из кремнеземсодержащего материала ее смешивают с кальцинированной содой и доломитом в необходимых пропорциях (в зависимости от выбранного сырья). Полученную смесь компактируют на валковом прессе (или тарельчатом грануляторе, или экструдере) и подвергают термической обработке при 850-900°С с выдержкой при максимальной температуре в течение 30 минут. Полученный спек измельчают до удельной поверхности 6000-7000 см²/г, смешивают с газообразователем и вспенивают.

Возможным источником оксида кремния в близких по духу к вышеупомянутым техническим решениям может быть использование техногенных отходов соединений кремния. В патенте [20] описывается сырьевая смесь для изготовления пеностекла, включающая молотый стеклобой и газообразователь, отличающаяся тем, что содержит отходы производства кристаллического кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: молотый стеклобой 55,0-79,5; отходы производства кристаллического кремния 20,0-40,0; газообразователь 0,5-5,0.

Авторы патента [21] предлагают сырьевую смесь для изготовления эффективных теплоизоляционных материалов. Целью изобретения является снижение насыпной плотности, повышение прочности при сдавливании в цилиндре, снижение температуры вспенивания и себестоимости пеностекла, а также расширение сырьевой базы. Сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла, включающая бой стекла и порообразователь, дополнительно содержит шлак ТЭЦ, жидкое стекло в качестве связующего, а в качестве порообразователя шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлак ТЭЦ 20,0-21,0; шлам алюминиевого производства 1,0-2,0; жидкое стекло 8,0-10,0; бой стекла - остальное.

Очевидно, что в вышеописанных вариантах стекло синтезируется из аморфного оксида кремния, а газовыделение, сопровождающее стеклообразование используется для поризации силикатной массы. Результатом такого решения является синтез пеностекла из минерального сырья природного происхождения. Помимо гидроксидов источником оксида натрия в готовом продукте может быть сода, как в классическом процессе стекловарения. Такой вариант обсуждается в патенте [22], когда для производства пеностекла и пеностеклокристаллических материалов на первом этапе готовят высококремнеземистое сырье спеканием при 750-850°С цеолитовых туфов, маршаллитов, диатомитов или трепелов с кальцинированной содой, т.е. получают фактически стекольную шихту, которую в дальнейшем измельчают для приготовления шихты, смешивают с газообразователем и после уплотнения в формах термообрабатывают при 820°С. В результате получается пеностекло.

Вследствие значительного содержания газовой фазы в объеме материала пеностекло всегда обладает низкой теплопроводностью и малым удельным весом. Поэтому наиболее типичными областями использования пеностеклянных изделий являются теплоизоляция и заполнители различных конструкций для снижения массы последних. Однако представляет интерес использование пеностекла и как облицовочного материала. Общим решением в этом случае представляется нанесение на поверхность готового изделия из пеностекла декоративного покрытия. Вследствие высокой термической устойчивости материала, разумным представляются варианты термического наплавления такого декоративного покрытия по типу эмалевого. Именно такое техническое решение предложено авторами [23], когда на поверхность уже готового пеностеклянного изделия напыляют в виде водной суспензии с влажностью 45-47% смесь из молотого стекла и пигмента (рассматривается на примере оксида кобальта). Слой подсушивают на воздухе и закрепляют кратковременным, в течение 3-5 минут, оплавлением при температуре, на 200-300°С выше, чем температура синтеза пеностекла. В приведенном примере температура такой вторичной термообработки составляла 1040-1170°С. Авторы отмечают, что оплавленный слой хорошо растекся по поверхности блока пеностекла, образуя гладкую пленку. В результате получили облицовочные плиты из вспененного пеностекла, покрытые декоративной окрашенной стеклянной пленкой.

Известно техническое решение [24], когда предусмотрено изготовление облицовочной плитки в многооборотных поддонах кассетного типа, размер которых соответствует заданному размеру плиток. Добавление красителей в исходную шихту красителей обеспечивает окраску готовых плиток, которые можно использовать для наружной и внутренней отделки стен.

Помимо непосредственного использования порошков стекла возможна их предварительная агрегация в более крупные тела. Например, в патенте РФ [25] описан способ получения пеностекла, при котором смесь порошка стекла, воды, натриевого жидкого стекла, активной сажи, сульфата натрия, активного кремнезема и оксида бора гранулируют в частицы диаметром 30-2000 мкм, засыпают в металлические формы, уплотняют и подвергают спеканию, вспениванию, закалке. Полученное блочное пеностекло отжигают.

Возможно использование технологии, предусматривающей термообработку и более крупных заготовок, как предлагается в патентах [26, 27, 28].

Известно использование аэросила и силикагеля в качестве вяжущих при изготовлении заготовок из паст, содержащих порошок стекла [26]. Однако в известном техническом решении пенообразующая добавка представляет собой карбонаты натрия, магния или кальция или гидроксид натрия. Таким образом в процессе термообработки в массе силиката происходит образование окислительных газов - паров воды и оксида углерода. Стекло в таких условиях обладает малой пластичностью и вспенивание материала до невысоких плотностей весьма затруднено.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является «Способ получения блоков пеносиликата», описанный в патенте РФ [29]. В этом случае получают композицию из порошков стекла, оксида кремния в виде песка, газообразователя и водного раствора силиката натрия в количестве 15-23% от массы порошков, формование гранул скатыванием из полученной композиции, которые помещают в формы для пенообразования и термообработки до образования единого блока пеносиликата.

Известное техническое решение имеет ограничения по ассортименту получаемых изделий, только в виде блоков прямоугольной геометрической формы, соответствующей применяемой металлической опалубке. Верхняя поверхность получаемых по известному техническому решению блоков имеет бугорчатую поверхность от вспенившихся сферических гранул, что не допускает использование корки в виде облицовки. Кроме того, использование металлических форм при термообработке приводит к высокой доле брака вследствие разных коэффициентов линейного расширения пеностекла и металла форм и раздавливания материала в процессе охлаждения.

Задачей создания изобретения является разработка способа, свободного от недостатков прототипа.

Указанные недостатки преодолеваются за счет ряда признаков предлагаемого технического решения.

На практике процесс осуществляется следующим образом в результате использования ряда признаков формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ получения пеностеклянных изделий, включающий изготовление композиции из порошков стекла, вяжущего, газообразователя и водного раствора силиката натрия, формование заготовок из полученной композиции и последующую термообработку, и отличительных, существенных признаков, таких как в качестве вяжущего компонента используют органические кислоты, или природные или синтетические аморфные силикаты или алюмосиликаты, а в качестве газообразователя используют углерод или водорастворимые органические соединения или их смесь.

Согласно пункту 2 формулы изобретения в качестве органической кислоты используют, например, уксусную кислоту, а в качестве природных или синтетических аморфных силикатов или алюмосиликатов, используют например, аэросил, аморфный оксид кремния, цеолиты, диатомит, трепел, кирпичную глину, а в качестве газообразователя используют углерод или водорастворимые органические соединения или их смесь, например глицерин, сахарозу, глюкозу или их смесь.

Согласно пункту 3 формулы изобретения для формования заготовок сырцовую пасту заливают в форму, имеющую рельефную поверхность дна, прогревают до твердения композиции и получения прочных сырцовых заготовок заданного размера и формы, которые затем извлекают из формы, повернув рельефной поверхностью вверх, помещают в печь, где подвергают термообработке и отжигу.

Согласно пункту 4 формулы изобретения для придания цвета получаемым блокам в сырцовую пасту добавляют неорганический пигмент.

Согласно пункту 5 формулы изобретения для получения пеностеклянных гранул требуемого размера сырцовые заготовки дробят до сырцовых гранул необходимого размера целевой фракции, и термообрабатывают до получения заданного размера готовых пеностеклянных гранул, а отсев сырцовых гранул более и менее требуемого размера снова замешивают в пасту для получения сырцовых блоков.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - снижение брака и получение качественных плиток пеностекла с рельефной поверхностью.

Общие условия проведения процесса.

Осуществляют предлагаемое техническое решение следующим образом. Стеклобой дробят совместно с вяжущей добавкой до размера частиц менее 50-80 мк. Отдельно готовят водный раствор силиката натрия (жидкого стекла) с органическим водорастворимым газообразователем. Смешивают порошок с приготовленным раствором, при необходимости добавляя неорганический пигмент в получаемую пасту. Полученную пасту помещают в форму с требуемой геометрией и рельефом поверхности, причем рельефная поверхность должна быть на дне формы. Форму с залитой пастой помещают на прогрев при температурах 50-100°С до отверждения композиции и получения прочной сырцовой заготовки. Полученную заготовку извлекают из формы и, перевернув рельефной поверхностью кверху, помещают в печь, где подвергают термообработке и отжигу. В результате термообработки сырцовая заготовка увеличивает линейные размеры в 1,5-2,3 раза, но сохраняет пропорции и геометрическую форму. Готовое изделие при необходимости доводят фрезерованием до точных размеров.

Предложенное техническое решение подтверждается следующими примерами осуществления изобретения, которые иллюстрируют, но не ограничивают объем использования изобретения.

Пример 1.

1000 г стеклобоя и 10 г уксусной кислоты помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 10 мл глицерина. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,8 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 190 кг/м³.

Пример 2.

1000 г стеклобоя и 10 г уксусной кислоты помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 5 г сахарозы. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,7 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 200 кг/м³.

Пример 3.

1000 г стеклобоя и 20 г аэросила помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 5 г сахарозы. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,7 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 200 кг/м³.

Пример 4.

1000 г стеклобоя и 15 г необожженной кирпичной глины помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 3 г сахарозы. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,65 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 250 кг/м³.

Пример 5.

1000 г стеклобоя и 15 г силикагеля помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 3 г сахарозы. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,65 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 250 кг/м³.

Пример 6.

1000 г стеклобоя и 15 г силикагеля помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 3 г сахарозы. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Добавляют в пасту синий кобальтовый пигмент в количестве 10 г и повторно перемешивают. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,65 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 250 кг/м³. Цвет изделия бледно-синий.

Пример 7.

1000 г стеклобоя и 15 г необожженной кирпичной глины помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 20 мл глицерина. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму и оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и дробят, например, в щековой дробилке. Полученные гранулы рассевают до выделения фракции 0,5÷2,0 мм. Фракция менее 0,5 мм может быть повторно добавлена к замешиваемой пасте, а более крупная фракция проходит повторное дробление. Целевая фракция гранул 0,5÷2,0 мм термообрабатывается во вращающейся печи. Для предотвращения слипания гранул во вращающуюся печь подается разделяющий компонент, представляющий собой высокодисперсный порошок высокоплавкого соединения. В качестве разделительной среды может использоваться порошок портландцемента, каолина, кирпичной глины и другие высокоплавкие соединения, имеющие размер частиц порошка менее чем целевая фракция. После термообработки размер частиц гранулированного продукта получается 1,0÷4,0 мм при насыпной плотности 180 кг/м³. Разделяющая среда отделяется от целевого продукта на сите и может использоваться неоднократно.

Пример 8.

1000 г стеклобоя и 15 г аэросила помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 10 г сахарозы. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму и оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и дробят, например, в щековой дробилке. Полученные гранулы рассевают до выделения фракции 0,1÷1,0 мм. Фракция менее 0,1 мм может быть повторно добавлена к замешиваемой пасте, а более крупная фракция проходит повторное дробление. Целевая фракция гранул 0,1÷1,0 мм термообрабатывается во вращающейся печи. Для предотвращения слипания гранул во вращающуюся печь подается разделяющий компонент, представляющий собой высокодисперсный порошок высокоплавкого соединения. В качестве разделительной среды может использоваться порошок портландцемента, каолина, кирпичной глины и другие высокоплавкие соединения, имеющие размер частиц порошка менее чем целевая фракция. После термообработки размер частиц гранулированного продукта получается 0,2÷2,0 мм при насыпной плотности 270 кг/м³. Разделяющая среда отделяется от целевого продукта на сите и может использоваться неоднократно.

Пример 9.

1000 г стеклобоя, 15 г силикагеля и 2 г углерода в виде древесного угля помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла и 150 мл воды. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,9 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 190 кг/м³.

Пример 10.

1000 г стеклобоя, 15 г силикагеля и 2 г углерода в виде древесного угля помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды и 3 г глицерина. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты. Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 2,0 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 180 кг/м³.

Пример 11.

1000 г стеклобоя и 15 г силикагеля помещают в шаровую мельницу, смесь размалывают до образования однородного порошка, проходящего через сито с размером ячейки 100 мк. Готовят водный раствор, содержащий 200 мл жидкого стекла, 150 мл воды, 2 г сахарозы и 3 г глицерина. Смешивают порошок и жидкость до образования однородной пасты.

Полученную пасту заливают в форму с требуемым рельефом дна и ставят в термостат или оставляют при комнатной температуре до схватывания пасты в монолитное твердое изделие. Полученное изделие - сырцовую заготовку - извлекают из формы и помещают на стальную или керамическую пластину, причем нижнюю, рельефную сторону сырцовой заготовки, располагают сверху. После термообработки при температуре 760-780°С заготовка увеличивается в линейных размерах в 1,9 раза, сохраняя рельеф поверхности. Плотность полученного изделия составляет 190 кг/м³.

Из описания и практического применения настоящего изобретения специалистам будут очевидны и другие частные формы его выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Источники информации

1. Краткая химическая энциклопедия // Советская энциклопедия. - М.: - 1965. - Т.4. - С.1033-1034.

2. Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. Минск, Наука и техника, 1972, с.304.

3. Демидович Б.К. Пеностекло. Минск, Наука и техника, 1975, с.248.

4. Патент на изобретение РФ №2272006, МКИ С03С 11/00. Пеностеклокристаллический материал и способ его получения / А.А.Кетов, И.С.Пузанов, М.П.Пьянков, Д.В.Саулин. - Заявл. 24.08.2004. - Опубл. 20.03 2006. Бюл. №8.

5. А.И.Августинник. Керамика. М.: Промстройиздат. - 1957.

6. Будников П.П. Химия и технология строительных материалов и керамики. М.: 1965.

7. Патент на изобретение РФ №2154618, С04В 28/26. Способ изготовления теплоизоляционного материала на основе кремнистых пород / Ф.Л.Капустин, Е.Б.Владимирова, В.М.Уфимцев, В.В.Фурман, А.А.Писцов - заявл. 10.11.1998. - Опубл. 20.08.2000.

8. Патент на изобретение РФ №2323191, С04В 28/26. Способ изготовления теплоизоляционного материала / А.В.Громов - заявл. 21.03.2006. - Опубл 27.04.2008.

9. Патент на изобретение РФ №2297398, С03С 38/08. Способ получения блоков пеносиликата / А.В.Степанов, С.Б.Данилов, С.Б.Родин, А.А.Степанов. - Заявл. 19.10.2005. - Опубл. 20.04.2007.

10. Патент на изобретение РФ №2291125, С03С 11/00. Шихта для получения пеностекла / Е.В.Баранов, Т.И.Шелковникова, А.М.Гавриленков, И.Н.Матющенко, А.А.Желтухина, Е.Ю.Никулина. - Заявл. 28.12.2004. - Опубл. 10.01.2007.

11. Патент на изобретение РФ №2374191, С03С 11/00. Способ изготовления пеностеклокерамики / А.С.Апкарьян, Е.П.Абакумов, В.Г.Христюков. - Заявл. 18.12.2006. - Опубл. 27.11.2009.

12. Патент на изобретение РФ №2357933, С03С 11/00. Шихта для получения пеностекла / А.А.Архипов, В.А.Лотов, В.В.Власов. - Заявл. 16.05.2007. - Опубл. 10.06.2009.

13. Патент на изобретение РФ №2255059, С03С 11/00. Способ получения пеностекла / В.З.Леонидов, М.П.Дудко, А.А.Зиновьев. - Заявл. 20.11.2003. - Опубл. 27.06.2005.

14. Патент на изобретение РФ №2255058, С03С 11/00. Способ получения шихты для производства пеностекла / В.З.Леонидов, М.П.Дудко, А.А.Зиновьев. - Заявл. 20.11.2003. - Опубл. 27.06.2005.

15. Патент на изобретение РФ №2255057, С03С 11/00. Способ получения сырьевой смеси для производства пеностекла / В.З.Леонидов, М.П.Дудко, А.А.Зиновьев. - Заявл. 20.11.2003. - Опубл. 27.06.2005.

16. Патент на изобретение РФ №2272007, С03С 11/00. Шихта для производства пеноцеолита / В.И.Верещагин, С.Н.Соколова, Л.К.Казанцева. - Заявл. 13.09.2004. - Опубл. 20.03.2006.

17. Патент на изобретение РФ №2342345, С04В 38/00. Способ изготовления пористого заполнителя / В.И.Верещагин, С.Н.Соколова, О.В.Казьмина, А.Н.Абияка. - Заявл. 10.04.2006. - Опубл. 27.12.2008.

18. Патент на изобретение РФ №2341473, С03С 11/00. Шихта для получения ячеистого стекла / Ю.А.Щепочкина.- Заявл. 12.12.2006. - Опубл. 20.06.2008.

19. Патент на изобретение РФ №2361829, С03С 11/00. Шихта для изготовления стеклогранулята для пеностекла / В.И.Верещагин, О.В.Казьмина, А.Н.Абияка. - Заявл. 21.05.2007. - Опубл. 20.07.2009.

20. Патент на изобретение РФ №2369571, С03С 11/00. Сырьевая смесь для изготовления пеностекла / Ю.А.Щепочкина. - Заявл. 16.06.2008. - Опубл. 10.10.2009.

21. Патент на изобретение РФ №2243174, С03С 11/00. Сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла / Ю.М.Башкиров, В.И.Кирко, М.М.Колосова, Г.Е.Нагибин, А.И.Подлекарев. - Заявл. 31.07.2003. - Опубл. 27.12.2004.

22. Патент на изобретение РФ №2326841, С04С 11/00. Способ получения гранулята для производства пеностекла и пеностеклокристаллических материалов / А.Н.Абияка, В.И.Верещагин, О.В.Казьмина. - Заявл. 20.03.2006. - Опубл. 20.06.2008.

23. Патент на изобретение РФ №2329223, С04С 11/00. Способ изготовления облицовочных плит из вспененного стекла «Пенодекор» / Ю.А.Щепочкина. - Заявл. 07.12.2006. - Опубл. 20.07.2006.

24. Патент на полезную модель РФ №22477, С03С 11/00. Линия производства облицовочной плитки / Э.Ю.Попков, Р.Э.Попков, Ф.Г.Гильфанов, А.Ю.Алексеев. - Заявл. 02.07.2001. - Опубл. 10.04.2002.

25. Патент на изобретение РФ №2187473, МКИ С03В 19/08. Способ получения блочного пеностекла / С.А.Суворов, А.П.Шевчик, B.C.Можегов, ЛИ Чы-Тай. - Заявл. 12.07.2000. - Опубл. 20.08.2002.

26. Патент РФ на полезную модель №67985, МКИ С03С 11/00. Технологическая линия производства облицовочного теплоизоляционного материала / А.А.Кетов, А.В.Конев, И.С.Пузанов, Д.В.Саулин. - Заявл. 02.07.2007. - Опубл. 10.11 2007. Бюл. №31.

27. Патент на изобретение РФ №2167112, МКИ С03С 11/00. Способ получения пеностекла / А.А.Кетов, А.И.Пузанов, И.С.Пузанов, М.П.Пьянков, Д.В.Саулин. - Заявл. 15.05.2000. - Опубл. 20.05.2001. Бюл. №14.

28. Патент на изобретение РФ №2272006, МКИ С03С 11/00. Пеностеклокристаллический материал и способ его получения / А.А.Кетов, И.С.Пузанов, М.П.Пьянков, Д.В.Саулин. - Заявл. 24.08.2004. - Опубл. 20.03 2006. Бюл. №8.

29. Патент на изобретение РФ №2225373, МКИ С03С 11/00. Способ получения блоков пеносиликата / А.А.Кетов, И.С.Пузанов, М.П.Пьянков, Д.В.Саулин. - Заявл. 6.09.2002. - Опубл. 10.03.2004. Бюл. №7 (прототип).

Изобретение относится к производству облицовочно-теплоизоляционного материала. Технический результат изобретения заключается в снижении доли брака при производстве пеностекла за счет исключения раздавливания материала в процессе охлаждения. Готовят композицию на основе порошка стекла, вяжущего, газообразователя и водного раствора силиката натрия. В качестве газообразователя используют углерод или водорастворимые органические соединения: глицерин, сахарозу, глюкозу или их смесь. В качестве вяжущего компонента используют органические кислоты - уксусную кислоту или природные или синтетические аморфные силикаты или алюмосиликаты: аэросил, аморфный оксид кремния, цеолиты, диатомит, трепел, кирпичная глина. Полученную пасту заливают в форму, имеющую рельефную поверхность дна. Осуществляют нагрев до твердения композиции для получения прочных сырцовых заготовок, которые затем извлекают из формы и подвергают термообработке и отжигу. 2 з.п. ф-лы, 11 пр.

1. Способ получения пеностеклянных изделий, включающий изготовление композиции из порошков стекла, вяжущего, газообразователя, в качестве газообразователя используют углерод, или водорастворимые органические соединения, или их смесь: глицерин, сахарозу, глюкозу или их смесь, и водного раствора силиката натрия, формование заготовок из полученной композиции и последующую термообработку, отличающийся тем, что в качестве вяжущего компонента используют органические кислоты - уксусную кислоту или природные или синтетические аморфные силикаты или алюмосиликаты: аэросил, аморфный оксид кремния, цеолиты, диатомит, трепел, кирпичная глина, и при этом для формования заготовок сырцовую пасту заливают в форму, имеющую рельефную поверхность дна, прогревают до твердения композиции и получения прочных сырцовых заготовок заданных размера и формы, которые затем извлекают из формы, повернув рельефной поверхностью вверх, помещают в печь, где подвергают термообработке и отжигу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для придания цвета получаемым блокам в сырцовую пасту добавляют керамический высокотемпературный пигмент.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения пеностекляных гранул требуемого размера сырцовые заготовки дробят до сырцовых гранул необходимого размера целевой фракции и термообрабатывают до получения заданного размера готовых пеностеклянных гранул, а отсев сырцовых гранул более и менее требуемого размера снова замешивают в пасту для получения сырцовых блоков.