Способ получения блочного термостойкого пеностекла Российский патент 2020 года по МПК C03C11/00 

Изобретение относится к области получения блочного термостойкого пеностекла и может быть использовано в атомной технике, а также в промышленности строительных материалов.

Известны ряд способов получения блочного пеностекла, недостатками которых являются низкое качество конечного продукта и длительность технологического процесса.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения блочного термостойкого пеностекла (Патент РФ 2530151), включающий совместный помол компонентов с пенообразователем, нагрев пенообразующей смеси при скорости 3,7°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 820°C в течение 40 мин, вспенивание в металлических формах, стабилизацию, резкое охлаждение до 600°C со скоростью 2,0°C/мин, отжиг в течение 12 часов.

Недостатком данного способа является низкое качество конечного продукта и длительность технологического процесса.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества конечного продукта и длительность технологического процесса.

Для достижения указанного технического результата предлагаемый способ получения блочного термостойкого стекла включают совместный помол компонентов с пенообразователем, нагрев пенообразующей смеси, вспенивание в металлических формах, стабилизацию, резкое охлаждение, отжиг, причем в пенообразователь дополнительно вводят бой высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом при соотношении 10:3 соответственно в количестве 5-7 мас.%, нагрев пенообразующей смеси осуществляют при скорости 4,5°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 780°C в течение 30 мин, резкое охлаждение до температуры 590°C проводят со скоростью 2,5°C/мин, а отжиг в течение 10 часов.

Предложенный способ получения блочного термостойкого пеностекла отличается от прототипа тем, что в пенообразователь дополнительно вводят бой высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом при соотношении 10:3 соответственно в количестве 5-7 мас.%, нагрев пенообразующей смеси осуществляют при скорости 4,5°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 780°C в течение 30 мин, резкое охлаждение до температуры 590°C проводят со скоростью 2,5°C/мин, а отжиг в течение 10 часов.

Введение в состав смеси пенноизмельченного боя высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом способствует одновременному повышению термостойкости, также обеспечивает снижение энергозатрат на получение блочного термостойкого пеностекла. Сокращение времени вспенивания пенообразующей смеси при повышенных скоростях нагрева с последующим резким охлаждением способствует закаливанию конечного продукта и в конечном итоге обеспечивает повышение качества блочного термостойкого пеностекла, в частности его термостойкости.

За качественный показатель термостойкого блочного пеностекла была принята величина термостойкости, которая сформировалась за счет введения в состав тонкоизмельчённого боя огнеупора высокоглинозернистого огнеупора, а также на стадиях охлаждения и отжима.

На первом этапе определяли оптимальное соотношение высокоизмельчённого боя высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом и их оптимальное количества в пенообразующей смеси (таблица 1).

Как видно из таблицы 1, оптимальным соотношением является 10 частей боя огнеупора и 3 части жидкого стекла при их содержании в смеси 5-7 мас.%. На втором этапе исследований определены оптимальные технологические параметры скорости нагрева и время выдержки в пенообразующей смеси (таблица 2).

Таблица 1

Оптимальное соотношение высокоизмельчённого боя высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом и их оптимальное количество в пенообразующей смеси

Состав пенообразующей смеси, мас.% Температура вспенивания, С Размер пор, мм Органолептическая оценка вспенивания Тарное стекло ЗТ-1 Cоотношение боя высокоглинозер-нистого огнеупора и жидкого стекла Смесь боя высокоглинозернис-того огнеупора и жидкого стекла, мас % 97 10:1 3 760 0,2-0,4 Неполное вспенивание 10:2 770 0,4-0,6 Неполное вспенивание 10:3 780 0,6-0,8 Неполное вспенивание 10:4 800 0,8-1,2 Неполное вспенивание 10:5 820 0,9-1,3 Неполное вспенивание 95* 10:1 5* 760 0,3-0,6 Неполное вспенивание 10:2 770 0,4-0,7 Неполное вспенивание 10:3 780* 0,5-1,6 Полное вспенивание 10:4 800 0,6-1,8 Полное вспенивание 10:5 820 1,0-3,1 Полное вспенивание, деформация 93* 10:1 7* 760 0,5-1,6 Неполное вспенивание 10:2 770 0,7-2,3 Полное вспенивание 10:3 780 0,8-2,6 Полное вспенивание 10:4 800 0,9-2,8 Полное вспенивание 10:5 820 1,0-3,0 Полное вспенивание, частичный разрыв пор 90 10:1 10 760 0,3-0,6 Неполное вспенивание 10:2 770 0,6-1,1 Неполное вспенивание 10:3 780 0,8-2,3 Полное вспенивание, деформация 10:4 800 0,9-2,8 Полное вспенивание, деформация 10:5 820 1,1-3,0 Полное вспенивание, разрыв пор

^{*- оптимальный вариант}

Таблица 2

Оптимальные технологические параметры скорости нагрева и время выдержки в пенообразующей смеси

Скорость нагрева, °С/мин Температура вспенивание, °С Время вспенивания, мин Прочность 4,2 780 20 1,75 25 1,89 30 2,01 35 1,93 40 1,84 4,5** 780** 20 1,97 25 2,30 30** 2,40** 35 2,31 40 2,26 437 780 20 1,53 25 1,74 30 1,97 35 1,82 40 1,62

^{**- оптимальный вариант}

Таблица 3

Оптимальные параметры скорости охлаждения и времени отжига пенообразующей смеси

Температура охлаждения Скорость охлаждения, °С/мин Время отжига, ч Термостойкость, Δ Т 580 2,0 8 185 2,5 10 260 3,0 12 190 590*** 2,0 8 260 2,5*** 10 320*** 3,0 12 240 600 2,0 8 215 2,5 10 280 3,0 12 205

^{***- оптимальный вариант}

На третьем этапе определены скорость охлаждения и время отжига при оптимальной температуре (таблица 3). Как видно из таблицы 3, при скорости охлаждения 2,5°С/мин и температуре охлаждения 590°С термостойкость составляет 320°С. Сопоставительный анализ технологических параметров и свойств термостойкого пеностекла известного и предлагаемого способов представлен в таблице 4.

Таблица 4

Технологические параметры и свойства термостойкого пеностекла известного и предлагаемого способов

Наименование Ед. измерения Известный способ Предлагаемый способ Состав Мас.% Тарное ЗТ-1 : смесь боя огнеупора ж.с. мас.%= (93-95):(5-7) Температура вспенивания °С 820 780 Скорость подъёма температуры °С/мин 3,7 4,5 Время вспенивания Мин 40 30 Резкое охлаждение °С 600 590 Скорость охлаждения °С/мин 2,0 2,5 Отжиг час 12 10 Термостойкость °С 250 320 Плотность Кг/м³ 206 210 Теплопроводность Вт/м*к 0,057 0,057

Изобретение относится к области получения блочного термостойкого пеностекла и может быть использовано в атомной технике, а также в промышленности строительных материалов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества конечного продукта и длительность технологического процесса. Для достижения указанного технического результата предлагаемый способ получения блочного термостойкого стекла включают совместный помол компонентов с пенообразователем, нагрев пенообразующей смеси, вспенивание в металлических формах, стабилизацию, резкое охлаждение, отжиг, причем в пенообразователь дополнительно вводят бой высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом при соотношении 10:3 соответственно в количестве 5-7 мас.%, нагрев пенообразующей смеси осуществляют при скорости 4,5°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 780°C в течение 30 мин, резкое охлаждение до температуры 590°C проводят со скоростью 2,5°C/мин, а отжиг в течение 10 часов. 4 табл.

Способ получения блочного термостойкого стекла, включающий совместный помол компонентов с пенообразователем, нагрев пенообразующей смеси, вспенивание в металлических формах, стабилизацию, резкое охлаждение, отжиг, отличающийся тем, что в пенообразователь дополнительно вводят бой высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом при соотношении 10:3 соответственно в количестве 5-7 мас.%, нагрев пенообразующей смеси осуществляют при скорости 4,5°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 780°C в течение 30 мин, резкое охлаждение до температуры 590°C проводят со скоростью 2,5°C/мин, а отжиг в течение 10 ч.