Изобретение относится к области производства теплоизоляционных строительных материалов и, в частности, пеностекла.
Известен состав шихты и способ получения пеностекла, предусматривающие варку стекла и его измельчение в шаровой мельнице, смешение с газообразователем и термообработку в печи вспенивания [а.с. №393227, С03С 11/00, БИ №33, 1973 г.]. Недостатком состава и способа является необходимость варки стекла при температуре 1450°С, тонкого помола шихты и ее вспенивания при температуре выше 800°С.
Известен способ и состав шихты для получения пеностекла, содержащий (мас.%) нефелиновый сиенит 5-15, стеклобой тарного стекла 45-55, гидроксид натрия 7-9, перлит (вулканическое стекло) - остальное [пат. РФ №2164698, С03С 11/00, опубл. 10.02.2001 г.]. Этот состав позволяет исключить из способа энергоемкую стадию стекловарения и получить пеностекло из шихты при ее нагреве до 750-800°С. Основным недостатком этого состава и способа является необходимость проведения дополнительной энергозатратной механохимической активации шихты, что позволяет получать пеностекло с плотностью 240-841 кг/м3. Если не проводится механоактивация шихты, то из нее можно получать пеностекло с плотностью 411-1023 кг/м3.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является состав и способ получения пеностекла [а.с. №1073199, С03С 11/00, БИ №6, 1984], включающий совместный помол перлита (вулканического стекла), осадочной кремнеземистой породы (диатомит, трепел, опока) и газообразователя до удельной поверхности 300-500 м2/кг при следующем содержании компонентов в шихте, мас.%:
осадочная кремнеземистая порода - 15-70,
гидроксид натрия - 6-15,
газообразователь - 0,02-1,5,
перлит - остальное.
Основным недостатком этого способа является необходимость тонкого помола трудноразмалываемого перлита в среде мягкой кремнеземистой породы, что существенно снижает интенсивность помола перлитовой породы и увеличивает расход энергии при помоле и его длительность. Основными недостатками состава шихты являются достаточно высокая температура ее вспенивания (800-850°С) и высокая плотность получаемого пеностекла (до 400 кг/м3).
Задачей предлагаемого изобретения является получение пеностекла с плотностью 200-300 кг/м3 с заданными геометрическими размерами и формой при температуре вспенивания шихты до 780°С. Поставленная задача достигается тем, что при получении пеностекла используется шихта, содержащая перлит, кремнеземистый компонент и гидроксид натрия, отличающаяся тем, что предлагаемый состав содержит вспученный перлит с плотностью 75-100 кг/м3 по ГОСТ 10832-91, микрокремнезем конденсированный, гидроксид натрия и воду при следующем содержании компонентов, мас.%:
Кроме того, поставленная задача достигается за счет использования принципиально нового способа приготовления пеностекольной шихты из исходных тонкодисперсных микрокремнезема конденсированного и вспученного перлита, не требующих дополнительного измельчения. Реализуется предлагаемый способ получения пеностекла при выполнении операций приготовления шихты в следующей последовательности: отдозированные количества микрокремнезема конденсированного, гидроксида натрия и горячей воды с температурой 80-90°С подают в реактор с мешалкой, в котором при перемешивании в течение 10-15 мин образуются гидросиликаты натрия (жидкое стекло). Далее жидкое стекло поступает в интенсивный смеситель, где тщательно перемешивают с отдозированным количеством вспученного перлита в течение 10 минут. В результате перемешивания жидкого стекла и вспученного перлита получается шихта для получения пеностекла, представляющая собой рыхлую смесь с влажностью 40%. Приготовленную шихту в расчетном количестве загружают в разборную металлическую форму без уплотнения, поверхностный слой шихты выравнивают, форму закрывают крышкой с жесткими фиксаторами и подают в печь вспенивания для термообработки при температуре до 780°С в течение 0,5-1 ч. Время вспенивания зависит от габаритных размеров и объема изделий. Отжиг готовых изделий проводят при температуре от 780°С до 360°С в течение 1 ч с последующим охлаждением на воздухе.
Основным преимуществом предлагаемого состава шихты является использование микрокремнезема конденсированного и вспученного перлита, находящихся в исходном тонкодисперсном состоянии, что исключает необходимость помола основных компонентов шихты. По сравнению с прототипом, в котором в качестве кремнеземистого компонента используется диатомит, трепел или опока, использование микрокремнезема конденсированного в предлагаемом составе шихты позволят синтезировать в присутствии горячей воды и гидроксида натрия высокоактивные по отношению к вспученному перлиту гидросиликаты натрия (жидкое стекло) в течение 10-15 мин при температуре до 100°С. Дополнительное диспергирование микрокремнезема конденсированного происходит при его химическом взаимодействии с гидроксидом натрия и последующим смешением продукта взаимодействия со вспученным перлитом. В составе шихты прототипа гидросиликаты натрия не образуются, т.к. шихта готовится при помоле сухих компонентов и взаимодействие между оксидами кремнезема и натрия начинается только при температуре более 700°С. Кроме того, наличие в составе микрокремнезема конденсированного свободного углерода (до 0,9%), свободного кремния (до 0,3%) и карбида кремния (до 0,5%) позволяет отказаться от дополнительного ввода углеродистого газообразователя в состав шихты.
Основным преимуществом предлагаемого способа получения пеностекла является использование шихты с влажностью до 40% и ее вспенивание в замкнутом объеме металлической формы.
При резком помещении формы с влажной шихтой в печь в зону с температурой 650°С образуется большой объем водяных паров, которые создают в объеме шихты гидротермальные условия, способствующие сохранению поризационной способности шихты за счет образования дополнительного количества гидросиликатов и гидроалюминатов натрия, при разложении которых происходит предварительное вспенивание шихты, а окончательное вспенивание происходит при нагреве форм до конечной температуры 780°С в процессе разложения газообразователей, входящих в состав микрокремнезема конденсированного.
Проведение процесса по предлагаемому способу в замкнутом объеме формы позволяет получать изделия с заданными геометрическими размерами и формой, с тонкой (0,1-0,3 мм) плотной остеклованной корочкой на поверхности изделий. Это позволяет исключить из процесса получения пеностекольных изделий операцию их опиловки.
Пример конкретного исполнения.
Для получения 1 м3 пеностекла с плотностью 240 кг/м3 необходимо взять 127,27 кг микрокремнезема конденсированного, 54,55 кг гидроксида натрия и 181,82 кг горячей воды. Указанные компоненты перемешивают в течение 10 мин, в результате чего образуется гидросиликат натрия (жидкое стекло), который затем тщательно перемешивают с 90,91 кг вспученного перлита. Полученную шихту с влажностью 40% загружают в разборную металлическую форму, внутреннюю поверхность которой для исключения прилипания к форме, предварительно смазывают глиноизвестковой или глиногипсовой суспензией. Расчетное количество шихты, загружаемое в форму, определяют по формуле:
m=1,894·p·V, г (кг),
где 1,894 - коэффициент, учитывающий потерю влаги при термообработке шихты;
p - заданная плотность пеностекла, г/см3 (кг/м3);
V - объем формы, см3 (м3).
Загруженную шихту в форме разравнивают в поверхностном слое, форму закрывают крышкой с фиксаторами и помещают в муфельную печь, предварительно нагретую до температуры 650°С. Дальнейший нагрев формы до конечной температуры 780°С проводят в течение 30 мин, после чего печь отключают и охлаждают формы с изделием до температуры 360°С в течение часа. После этого форму извлекают из печи и охлаждают на воздухе в течение 30 мин до температуры 50-60°С, разбирают и из нее извлекают изделие, у которого определяют все необходимые параметры.
Необходимо отметить, что все изделия имели четкую геометрическую форму и размеры, а их поверхность была покрыта сплошной остеклованной корочкой толщиной 0,1-0,3 мм. Размер полученных изделий 10×10×5 см3, объем - 500 см3.
По такому способу были изготовлены изделия с плотностью в пределах 200-300 кг/м3 с шагом в 20 кг/м3. Расчетные количества компонентов шихты для получения изделий с заданной плотностью и их свойства представлены в таблице, из которой следует, что использование предлагаемых состава шихты и способа позволяет получать изделия из пеностекла со свойствами, превосходящими свойства изделий, получаемых из известных составов по известным способам.
Предлагаемое техническое решение по сравнению с известными способами и составами, используемыми в технологии пеностекла, обладает существенным преимуществом, среди которых необходимо выделить следующие:
- упрощается технология получения пеностекла;
- из технологического процесса исключается энергозатратная стадия высокотемпературной варки стекла;
- исключается операция тонкого помола компонентов шихты;
- активация шихты осуществляется не механическим, а химическим способом;
- утилизируется техногенный отход - микрокремнезем конденсированный;
- более эффективно используется вспученный перлит по сравнению, например, с производством цементно-перлитовых изделий;
- существенно сокращаются температура и время вспенивания шихты и время отжига изделий;
Получаемые по предлагаемому техническому решению изделия из пеностекла можно использовать для теплоизоляции различных строительных объектов, энергетических установок и трубопроводного транспорта.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И ШИХТА ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2478586C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО МАТЕРИАЛА И ШИХТА ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2013 |
|
RU2520280C1 |
СОСТАВ ШИХТЫ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 2015 |
|
RU2606539C1 |
СОСТАВ ШИХТЫ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА | 2015 |
|
RU2608095C1 |
СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА | 1999 |
|
RU2164898C2 |
Способ получения пеносиликатного материала | 2019 |
|
RU2703032C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА | 2005 |
|
RU2291845C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА | 2017 |
|
RU2657577C1 |
Способ изготовления гранулированного пеностекла | 2018 |
|
RU2698388C1 |
Способ получения пеносиликатного материала | 2022 |
|
RU2787671C1 |
Изобретение относится к области производства теплоизоляционных материалов. Технический результат изобретения заключается в снижении плотности пеностекла до 200-300 кг/м3 и температуры вспенивания до 780°С. Микрокремнезем конденсированный, гидроксид натрия и горячую воду с температурой 80-90°С перемешивают в реакторе в течение 10-15 мин до образования жидкого стекла. Затем жидкое стекло перемешивают со вспученным перлитом в течение 10 минут. Вспенивание шихты проводят в замкнутом объеме металлической формы при температуре до 780°С в течение 0,5-1 ч. Отжиг готовых изделий проводят при температуре от 780°С до 360°С в течение 1 часа с последующим охлаждением на воздухе. Для приготовления шихты для получения пеностекла используют следующие компоненты, мас.%: перлит вспученный плотностью 75-100 кг/м3 - 20; микрокремнезем конденсированный - 28; гидроксид натрия - 12; вода - 40. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.
1. Способ получения пеностекла, включающий дозирование компонентов шихты, их диспергирование, вспенивание шихты и отжиг изделий, отличающийся тем, что используют тонкодисперсный микрокремнезем конденсированный и вспученный перлит, предварительно микрокремнезем конденсированный, гидроксид натрия и горячую воду с температурой 80-90°С перемешивают в реакторе в течение 10-15 мин до образования жидкого стекла, затем жидкое стекло перемешивают со вспученным перлитом в течение 10 мин, а вспенивание шихты проводят в замкнутом объеме металлической формы при температуре до 780°С в течение 0,5-1 ч, отжиг готовых изделий проводят при температуре от 780°С до 360°С в течение 1 ч с последующим охлаждением на воздухе.
2. Шихта для изготовления пеностекла, включающая перлит, кремнеземистый компонент и гидроксид натрия, отличающаяся тем, что содержит вспученный перлит с плотностью 75-100 кг/м3, микрокремнезем конденсированный и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 2007 |
|
RU2333176C1 |
Состав для получения теплоизоляционного материала и способ его получения | 1982 |
|
SU1645257A1 |
Козловский Е.А | |||
Горная энциклопедия | |||
- М.: Советская энциклопедия, т.4, 1989 | |||
US 4462835 А, 21.07.1984 | |||
Смесь для изготовления пеностекла | 1981 |
|
SU1073199A1 |
Способ получения производных 3(2-пирролидил)-пропанола-1 | 1984 |
|
SU1204617A1 |
Авторы
Даты
2013-04-10—Публикация
2011-07-07—Подача