ПЕНОСТЕКЛО НА ОСНОВЕ ШЛАКА ТЭС Российский патент 2012 года по МПК C03C11/00 

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

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 1,0-2,0 производства   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 1003-1063°С.

Задача изобретения - снижение температуры вспенивания, снижение ресурсоемкости технологии пеностекла на основе шлака ТЭС (пеношлакостекла) без ухудшения его качества.

Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы, снижении себестоимости, утилизации золошлаковых отходов ТЭС, снижении температуры вспенивания до 900-950°С, 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 шлаковые отходы ТЭС (шлак ТЭС), при следующем, мас.%:

Шлак ТЭС 60-70 Бура 10-20 Графит 1-5 Стеклобой 15-25

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, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. 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…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. В камере печи формы устанавливают в зоне постоянных температур.

Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, 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 600°С.

После выдержки при 600°С 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: графит, стеклобой, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 66,6 Бура 14,3 Графит 4,8 Стеклобой 14,3

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. 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…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, 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 600°С 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 материалы: графит, стеклобой, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 60 Бура 11,4 Графит 4,8 Стеклобой 23,8

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. 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…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, 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 600°С 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 материалы: графит, стеклобой, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 61,9 Бура 14,3 Графит 4,8 Стеклобой 19,0

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. 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…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, 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 600°С 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.

Свойства синтезированных пеностекол, на основе шлака ТЭС № состава Водопоглощение В*10^-3 кг Объемная масса ρ*10^-3 кг Предел прочности R_сж, мПа 1 0,104 0,285 2,338 2 0,075 0,296 1,168 3 0,089 0,290 1,753

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии изготовления эффективных теплоизоляционных материалов. Пеношлакостекло содержит, мас.%: шлак ТЭС 60-70, бура 10-20, графит 1-5, стеклобой 15-25. Технический результат - снижение температуры вспенивания, себестоимости, упрощение технологии получения, расширение сырьевой базы, утилизация отходов ТЭС. 3 пр., 1 табл.

Пеношлакостекло, содержащее шлак ТЭС, стеклобой, порообразователь, отличающееся тем, что дополнительно содержит буру, а в качестве порообразователя используется графит в следующем соотношении, мас.%:
шлак ТЭС 60-70 бура 10-20 графит 1-5 стеклобой 15-25