СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОСТЕКЛА Российский патент 2012 года по МПК C03C11/00 C03B19/08 

Изобретение относится к строительной индустрии, теплоэнергетике и может быть применено для получения теплоизоляционно-конструкционного материала.

Известен способ получения пеностекла, включающий измельчение стеклобоя, добавок, формование, вспенивание и отжиг (RU 2291845 С2, 20.01.2007).

Недостатком известного способа является то, что смешивание компонентов шихты совмещено с их измельчением и производится в мельницах периодического действия. То есть, компоненты, имеющие отличные друг от друга по твердости и прочностным характеристикам, измельчаются совместно. Это приводит к тому, что распределение частиц различных компонентов в смеси по крупности заметно отличается. Стеклобой как более твердый и прочный материал в ходе помола приобретает фракционный состав, в котором преобладают частицы, по крупности более близкие к верхней границе диапазона тонины, до которой измельчены компоненты, частицы угля и прочих добавок, как менее твердые и прочные, наоборот, стремятся к нижней границе тонины. Воздействовать как-либо на соотношение размеров частиц стекла и вспенивающих компонентов в смеси не представляется возможным. Изменение соотношения размеров частиц компонентов шихты (стеклобоя и вспенивающих добавок) является важным параметром регулирования процесса вспенивания. Применение регулирования процесса вспенивания с помощью изменения соотношения размеров частиц компонентов шихты позволит в более широком диапазоне изменять состав и качество стеклобоя, применяемого для производства пеностекла без ухудшения качества готового продукта-пеностекла.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ получения пеностекла, включающий подготовку шихты путем раздельного измельчения стеклобоя и добавок, смешивание измельченных компонентов шихты, формование, вспенивание и отжиг, US 5516351 А, 14.05.1996.

Недостатками этого способа является применение мельниц периодического действия без классификации смолотого компонента. В описываемом же способе для измельчения стеклобоя применена мельница-классификатор непрерывного действия. Эта мельница непрерывно производит измельчение и классификацию стеклобоя, что позволяет получать тонину смолотого компонента строго в рамках 0.04…0.1 мм. В способе производства по патенту US 5516351 А тонина помола стекла 0.1…0.7 мм, что резко снижает эксплуатационные свойства пеностекла, такие как прочность и теплопроводность, за счет увеличения размеров газонаполненных полостей. Размер частиц вспенивателя в способе по патенту US 5516351 А находится в пределах 0.105…0.155 мм, тогда как в описываемом способе производства частицы вспенивателя имеют тонину 0.04…0.06 мм. Это также позволяет уменьшить размеры газонаполненных полостей в конечном продукте-пеностекле. Уменьшение размеров полостей в пеностекле приводит к повышению равномерности материала по толщине, а также к снижению теплопроводности без уменьшения прочности материала. Эти два показателя являются основными параметрами качества теплоизоляционных материалов.

Вторым недостатком является традиционное время отжига вспененного стекла, которое позволяет получить качественное пеностекло только при условии применения высококачественного сырья.

Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков при изготовлении пеностекла.

Технический результат - повышение качества получаемого пеностекла.

Это достигается тем, что в известном способе получения пеностекла, включающем подготовку шихты путем раздельного измельчения стеклобоя и добавок, смешивание измельченных компонентов шихты, формование, вспенивание и отжиг, согласно изобретению измельчение стеклобоя осуществляют в два этапа, на первом из которых производят его дробление в молотковой мельнице до размеров частиц 10-15 мм, а на втором этапе дробление стеклобоя осуществляют в ударно-кинетической мельнице до размеров частиц 0.04…0.1 мм, измельчение добавок производят до размера частиц 0.04…0.1 мм, а отжиг осуществляют в течение 48 часов.

Способ включает подготовку шихты, которую проводят путем раздельного измельчения стеклобоя и добавок. Измельчение стеклобоя производят в два этапа, на первом из которых производят его дробление в молотковой мельнице до размеров частиц 10-15 мм, а на втором этапе дробление стеклобоя осуществляют в ударно-кинетической мельнице до размеров частиц 0.04…0.1 мм. Измельчение добавок производят до размера частиц 0.04…0.06 мм. Измельченные компоненты шихты смешивают. Смесь компонентов отвешивают в формы. Вспенивают в печи. Отжиг осуществляют в течение 49 часов.

Способ осуществляют следующим образом.

Основным компонентом для изготовления пеностекла по указанному способу является бой листового или тарного стекла. Добавки-вспениватели в составе шихты составляют около 1%.

Доставку сырьевых материалов производят автотранспортом. Чистый стеклобой доставляют автотранспортом в контейнерах; стеклобой, требующий очистку, доставляют в самосвалах и разгружают на площадку хранения стеклобоя. Дополнительные шихтовые компоненты поступают в затаренном виде, растаривание производится вручную.

С площадки хранения при помощи фронтального погрузчика стеклобой загружают в приемные бункера. Предусмотрено два приемных бункера - для чистого и для загрязненного стеклобоя. Из приемных бункеров стеклобой качающимися питателями равномерно выдается на ленточный конвейер.

При условии поставки на предприятие загрязненного стеклобоя требуется очистка мокрым способом, т.е. промывка стеклобоя в скруббер-бутаре. После промывки стеклобой подают на конвейер ручной сортировки.

Условно чистый стеклобой минует стадию промывки и сразу подается на стадию ручной сортировки.

Отсортированный стеклобой подвергают предварительному дроблению в молотковой дробилке до фракции 10-15 мм. Если стеклобой проходил стадию промывки в скруббер-бутаре, то после дробления его подают в сушильный барабан.

Обработанный материал подается на просеивание в вибрационный грохот. После просева стеклобой поступает в бункер запаса.

Из бункера запаса стеклобой вибропитателем подается в мельницу-классификатор, в которой измельчается до тонины 0.04…0.1 мм. Мельница-классификатор является аппаратом непрерывного действия. Применение мельницы-классификатора, кроме увеличения производительности всего помольного комплекса в целом, позволяет улучшить качество помола за счет непрерывной классификации молотого материала и возврата на домол частиц, не отвечающих параметрам, заданным при настройке мельницы, таким образом однородность смолотого стеклобоя будет выдержана в строгих рамках тонины помола 0.04…0.1 мм. Это необходимо для улучшения качества конечного продукта-пеностекла.

Молотый стеклобой с помощью дозатора отвешивается в смеситель.

Дополнительные шихтовые материалы (сульфат бария, уголь, сульфат натрия) являются также отличительными чертами описываемого способа от способа по патенту US 5516351 А. Дополнительные шихтовые материалы поступают на склад сырьевых материалов автотранспортом. Автопогрузчиком необходимое количество материалов подается на участок приготовления смеси дополнительных шихтовых компонентов. Отвешивание осуществляется на платформенных весах в кюбель. Материалы, отвешенные в заданной пропорции, электротельфером подаются в шаровую мельницу. В шаровой мельнице материалы измельчаются до размеров частиц (тонины) 0.04…0.06 мм, при этом происходит их смешивание. Приготовление отдельной смеси дополнительных компонентов и помол этой смеси в специальной шаровой мельнице позволяют изменять состав смеси дополнительных компонентов и тонину ее помола без изменения тонины помола стеклобоя. Это позволяет своевременно реагировать на изменение качества или состава стеклобоя изменением смеси вспенивающих компонентов. И как следствие, получение высококачественного пеностекла из сырья сомнительного качества или разнородного по составу.

Приготовленную смесь дополнительных шихтовых компонентов электротельфером транспортируют в бункер запаса.

Смесь дополнительных шихтовых компонентов из бункера запаса с помощью дозатора отвешивают в смеситель.

Смешение шихты производят в смесителе в течение 20 минут. Готовую шихта подают с помощью трубчатого цепного транспортера в бункер хранения сырьевой смеси.

Сырьевую смесь в заданном количестве из дозирующего бункера засыпают в разборную металлическую форму, которая установлена на роликовом транспортере под бункером. Дозировщик контролирует равномерность засыпания смеси в форму, ее размещение в форме и формирует каналы для выхода воздуха при прогреве шихты. После заполнения формы сырьевой смесью транспортер двигается, подавая формы на поперечный транспортер. Оператор печи по поперечному транспортеру направляет форму в позицию загрузки в печь вспенивания. При поступлении формы в позицию загрузки в автоматическом режиме открывается дверца печи вспенивания и включается толкатель, который перемещает форму в печь вспенивания.

Вспенивание сырьевой смеси происходит в печи вспенивания. Вспенивание осуществляется в течение 52 минуты. Максимальная температура в печи вспенивания 860°С. Более низкая по сравнению со способом по патенту US 5516351 А температура вспенивания (1100°С) обусловлена подбором дополнительных компонентов шихты, взамен карбоната и сульфата кальция в описываемом способе применены углерод, сульфат бария, сульфат натрия и гидроксид алюминия. Снижение температуры вспенивания позволяет получить двойной эффект: снизить энергоемкость производства и при этом уменьшить скорость реакции при вспенивании, что позволяет добиться значительно меньших температурных напряжений в полученном пеностекле. Уменьшение температурных напряжений приводит к улучшению условий последующего отжига пеностекла и увеличению прочности готового пеностекла, а также к уменьшению брака при отжиге и, как следствие, к увеличению выхода годной продукции и уменьшению себестоимости.

После выхода из печи вспенивания форму со вспененным материалом вручную подают на стол разборки форм, где происходит разборка формы и освобождение блока пеностекла.

Разобранные формы ручной тележкой подают на участок сборку и очистки. Сборку очищенных частей формы осуществляют вручную на роликовом конвейере.

Освобожденный от формы блок пеностекла укладывают вручную на тележку, предварительно установленную в печь отжига. На тележке укладывают одновременно 13 блоков пеностекла. Отжиг осуществляется в течение 49 часов при температуре от 520°С до 30°С.

Отожженные изделия укладывают на деревянные поддоны и транспортируют при помощи ручной тележки на временное хранение и остывание.

В заявленном способе измельчение стеклобоя в два этапа шихты с помощью сначала молотковой мельницы непрерывного действия, а затем ударно-центробежной и измельчение дополнительных компонентов до одинакового размера частиц 0.04-0.01 мм с последующим смешиванием в отдельном смесителе позволяют применять в качестве сырья бой стекла разных производителей, что является большой проблемой при применении традиционных способов получения пеностекла. Применение раздельного измельчения компонентов дает возможность дополнительной регулировки параметров шихты, а именно возможность изменения соотношения размеров частиц компонентов в смеси. Поэтому подбор параметров шихты осуществляют гораздо проще и быстрее, чем при применении традиционных способов приготовления шихты для пеностекла. Соответственно, это обстоятельство улучшит и качество получаемого пеностекла за счет уменьшения дефектов, обусловленных отклонениями в составе шихты (таких как неравномерность пузырей газа внутри блока, образование раковин, трещин, неравномерность плотности по объему материала).

Во время вспенивания и последующей стабилизации внутри блока возникают значительные тепловые напряжения. Для снятия их блоки пеностекла, как и любые другие изделия из стекла, подвергаются отжигу. В традиционных способах продолжительность отжига блоков из пеностекла составляет от 4 до 10 часов. В заявленном способе печь отжига выполнена так, чтобы обеспечить отжиг блоков в течение 49 часов. Это позволяет более качественно снять тепловые напряжения, что, в свою очередь, позволяет изменить технологию вспенивания и состав шихты. Это позволяет исключить добавление в составе шихты веществ-стабилизаторов и упрочнителей, используемых в традиционных способах изготовления пеностекла. Наличие в составе шихты веществ-стабилизаторов и упрочнителей в процессе вспенивания не участвуют. Однако количество этих веществ порой превышает в несколько раз количество собственно активного компонента-вспенивателя. Это приводит к ухудшению реакции и, как следствие, к увеличению плотности и теплопроводности полученного материала. Плотность и теплопроводность являются основными показателями качества пеностекла. Процесс отжига пеностекла осложнен тем, что пеностекло имеет очень низкую по сравнению с другими видами стекла теплопроводность. Соответственно, дальнейшее уменьшение теплопроводности (основного показателя качества теплоизоляционных материалов) приводит при традиционных способах отжига к ухудшению прочностных характеристик полученного материала, а также к значительному снижению выхода годной продукции вследствие разрушения блоков пеностекла во время отжига. Увеличение продолжительности отжига до 48 часов позволяет избежать этих трудностей и добиться значительного снижения плотности и теплопроводности материала без ухудшения прочностных характеристик.

Изобретение относится к теплоизоляционно-конструкционным материалам. Технический результат изобретения заключается в увеличении прочности пеностекла, уменьшении брака при отжиге, а также в снижении плотности и теплопроводности. Готовят шихту на основе стеклобоя и добавок: углерода, сульфата бария, сульфата натрия и гидроксида алюминия. Предварительно стеклобой измельчают в два этапа. На первом этапе производят дробление в молотковой мельнице до размеров частиц 10-15 мм. На втором этапе дробление стеклобоя осуществляют в ударно-кинетической мельнице до размеров частиц 0.04-0.1 мм. Измельчение добавок производят до размера частиц 0.04-0.06 мм. Вспенивание шихты производят при температуре 860°С, а отжиг осуществляют в течение 49 часов при температуре от 520°С до 30°С.

Способ получения пеностекла, включающий подготовку шихты путем раздельного измельчения стеклобоя и добавок, смешивание измельченных компонентов шихты, формование, вспенивание и отжиг, отличающийся тем, что в качестве добавок используют углерод, сульфат бария, сульфат натрия и гидроксид алюминия, причем измельчение стеклобоя осуществляют в два этапа, на первом из которых производят его дробление в молотковой мельнице до размеров частиц 10-15 мм, а на втором этапе дробление стеклобоя осуществляют в ударно-кинетической мельнице до размеров частиц 0,04…0,1 мм, измельчение добавок производят до размера частиц 0,04…0,06 мм, при этом вспенивание производят при температуре 860°С, а отжиг осуществляют в течение 49 ч при температуре от 520°С до 30°С.