ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО Российский патент 2013 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 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 (стеклобой), шлак ТЭЦ (шлак ТЭС), растворимое стекло и порообразователь, в качестве которого используется 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 соотношении, мас.%:

Шлак ТЭС 55-70 Борная кислота 10-20 Антрацит 1-5 Стеклобой 14-25

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, борной кислоты, порообразователя (антрацита) и стеклобоя. Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых мельницах. Помол следует производить до достижения удельной поверхности 400-600 м²/кг. Влажность 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 600°C электрическую муфельную печь для вспенивания. В камере печи формы устанавливают в зоне постоянных температур.

Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 30-40 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°C.

После выдержки при 600°C 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: антрацит, стеклобой, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 66,6 Борная кислота 14,3 Антрацит 4,8 Стеклобой 14,3

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, порообразователя (антрацита) 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 600°C электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 30-40 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°C 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: антрацит, стеклобой, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 57,1 Борная кислота 14,3 Антрацит 4,8 Стеклобой 23,8

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, порообразователя (артрацита) 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 600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 30-40 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°C 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: антрацит, стеклобой, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС 61,9 Борная кислота 14,3 Антрацит 4,8 Стеклобой 19,0

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, порообразователя (мела) 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 600°C 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 - 30-40 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°C 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.

Таблица Свойства синтезированных пеностекол, на основе шлака ТЭС № состава Водопоглощение, % Плотность, ρ*10^-3 кг Предел прочности R_сж, МПа 1 12,83 0,224 1,32 2 27,35 0,223 1,31 3 32,32 0,231 0,94

Изобретение относится к строительным теплоизоляционным материалам. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы, снижении температуры вспенивания до 900-950°C, себестоимости, утилизации золошлаковых отходов ТЭС и упрощении технологии получения пеношлакостекла. Пеношлакостекло содержит следующие компоненты, мас.%: шлак ТЭС - 55-70; борную кислоту - 10-20; антрацит - 1-5; стеклобой - 14-25. 3 пр., 1 табл.

Пеношлакостекло, содержащее шлак ТЭС, стеклобой, порообразователь, отличающееся тем, что дополнительно содержит борную кислоту, а в качестве порообразователя используется антрацит в следующем соотношении, мас.%:
Шлак ТЭС 55-70 Борная кислота 10-20 Антрацит 1-5 Стеклобой 14-25