Способ получения теплоизоляционного материала Российский патент 2021 года по МПК C03B19/08 C03C11/00 

Изобретение относится к области получения теплоизоляционного материала (блочного пеностекла) и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Из уровня техники известны ряд способов получения теплоизоляционного материала (блочного пеностекла), их недостатками являются высокие энергозатраты и значительный расход газа.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения блочного пеностекла (Патент РФ 2417170), включающий дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты до размеров 1-3 мм, ввод ее в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона и вспенивание до конгломератов, их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 18 кВт и расходе плазмообразующего газа 1-2 м³/ч.

Недостатком данного способа является значительный расход плазмообразующего газа и как следствие высокие энергозатраты.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении расхода плазмообразующего газа и как следствие в снижении энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что способ получения теплоизоляционного материала включает дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты, ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона, вспенивание гранул шихты до конгломератов пеностекла и их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа, причем гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.

Заявленное изобретение отличается от прототипа тем, что гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.

Предлагаемый способ позволяет в два раза снизить энергозатраты и расход плазмообразующего газа за счет снижения мощности работы плазмотрона, предварительного нагрева гранул шихты отходящими плазмообразующими газами перед вспениванием до конгломератов и вторичного использования плазмообразующего газа.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.

Опытным путем выявлено влияние размеров гранул шихты на вспенивание конгломератов (таблица 2), установлены оптимальные параметры синтеза пеностекла и его эксплуатационные свойства, (таблица 3).

Как видно из таблиц 2, гранулы размером 4-6 мм равномерно вспениваются до конгломератов пеностекла.

Из таблицы 3 видно, что эффективное напыление конгломератов пеностекла на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа осуществляется при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ Предлагаемый способ Дозирование компонентов шихты и их усреднение
↓
Формование гранул шихты до размеров 1-3 мм
↓
Ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона
↓
Вспенивание гранул шихты до конгломератов
↓
Напыление конгломератов на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона
18 кВт и расходе плазмообразующего газа 1-2 м³/ч. Дозирование компонентов шихты и их усреднение
↓
Формование гранул шихты до размеров 4-6 мм
↓
Ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона
↓
Нагрев гранул шихты отходящими плазмообразующими газами
↓
Вспенивание гранул шихты до конгломератов
↓
Напыление конгломератов на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа
0,5-0,8 м³/ч.

Таблица 2

Влияние размера частиц на вспенивание конгломератов

Размер гранул шихты, мм Характеристика вспенивания конгломератов менее 4 Частицы вспениваются неравномерно и пеностекло имеет нестабильные показатели качества 4-6 Частицы вспениваются равномерно, что оказывает влияние на повышение показателей качества пеностекла более 6 Неполный провар шихты, плохое вспенивание, нестабильные показатели качества

Таблица 3

Оптимальные параметры работы плазмотрона и эксплуатационные свойства пеностекла

Параметры Эксплуатационные свойства пеностекла Мощность плазмотрона, кВт Расход аргона, м³/ч Плотность, г/см³ Теплопроводность Вт/м*К Водопоглощение, % Прочность при сжатии, МПа 6 0,5 0,311 0,082 8,82 0,78 6 0,6 0,290 0,080 8,71 0,87 6 0,8 0,305 0,084 8,80 0,75 9* 0,5* 0,251 0,069 8,41 1,03 9* 0,6* 0,250 0,065 8,35 1,20 9* 0,8* 0,252 0,071 8,38 1,12 12 0,5 0,315 0,080 8,78 0,83 12 0,6 0,295 0,073 8,69 0,91 12 0,8 0,308 0,081 8,73 0,85

^*- оптимальные условия

Пример получения блочного пеностекла.

Гранулы шихта с размером частиц 4-6 мм загружались в порошковый питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона УПУ -8 М. Затем зажигалась дуга плазменного реактора. С помощью вентилятора отходящий плазмообразующий газ-аргон подавался в питатель за счет чего предварительно нагревались гранулы шихта. Под действием динамического напора горячего плазмообразующего газа-аргона подогретые гранулы шихта поступали в плазменный реактор, где происходило их вспенивание с образованием конгломератов пеностекла размером 5-9 мм. Из плазменного реактора под действием динамического напора плазменного факела конгломераты пеностекла напылялись в металлическую форму размером 400 x 400 x 100 мм и в течении 5-6 минут формировалось блочное пеностекло.

При оптимальных параметрах работы электродугового плазмотрона (мощность 9 кВт, расход плазмообразующего газа 0,6 м³/ч) получено блочное пеностекло со следующими свойствами: прочность на сжатие – 1,20 МПа; плотность – 0,250 г/см³; водопоглощение – 8,35%; теплопроводность – 0,065 Вт/м*К.

Изобретение относится к области получения теплоизоляционного материала (блочного пеностекла) и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении расхода плазмообразующего газа и, как следствие, в снижении энергозатрат. Способ получения блочного пеностекла включает дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты, ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона, вспенивание гранул шихты до конгломератов пеностекла и их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа. Гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч. 3 табл., 1 пр.

Способ получения блочного пеностекла, включающий дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты, ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона, вспенивание гранул шихты до конгломератов пеностекла и их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа, отличающийся тем, что гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.