ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА Российский патент 2024 года по МПК C03C6/02 C03C11/00 

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к производству пеностекла, и может быть использовано в строительной индустрии для создания вспененных конструкционных теплоизоляционных материалов.

Известен Патент РФ 2051869 (C03C11/00) - шихта для получения пеностекла включающая цеолитсодержащий туф и газообразователь на основе карбида кремния, отличающаяся тем, что, с целью снижения температуры вспенивания и расширения сырьевой базы, она дополнительно содержит стеклобой и кальцинированную соду.

Известен Патент РФ 2487842 (C03C11), где предлагается использование шихты следующего состава, мас.%: молотый стеклобой - 75,0-90,0; отходы алмазообогащения - 10,0-25,0. Отходы алмазообогащения имеют следующий состав, мас.%: серпентин 70,0; кальцит 2,0; доломит 28,0. Предлагаемое техническое решение позволяет решить вопрос о расширении сырьевой базы для получения пеностекла.

Также известен Патент РФ 2246457 (C03C11/00) где предлагается использование в качестве компонентов шихты, мас.%: стеклобой 58,5-64,5, отходы обогащения апатито-нефелиновых руд 15,0-22,6, кварц 15,5-17,2, газообразователь 3,3-4,0. Использование предлагаемой шихты позволяет снизить плотность пеностекольного облицовочного материала в среднем в 1,25 раза и уменьшить его теплопроводность в 1,27 раза.

Предлагаемые составы позволяют изготавливать пеностекло при температуре от 900 до 1000°С, что позволяет использовать типовое оборудование, применяемое в пеностекольном производстве, но указанный температурный интервал характеризует высокие энергозатраты.

В качестве прототипа был выбран патент РФ № 2291125 (C03C11/00) – шихта для получения пеностекла, в состав которой входит стеклобой тарный и отход сахарного производства, выступающий в роли пенообразователя при термическом воздействии на подготовленную путем совместного измельчения в шаровой мельнице. Основное отличие данного технического решения от аналогов – использование в качестве газообразующего вещества отхода сахарного производства, что позволяет получить материал с хорошими тепло и звукоизоляционными свойствами. К недостаткам прототипа относится высокая температура термической обработки шихты и необходимость дополнительного отжига полученного вспененного материала, что влияет на конечную стоимость.

В качестве аналога был выбран патент № RU 2575720 – шихта для получения пеностекла, в состав которой входят только стеклобой и шлам гальванического производства. Основное отличие данного технического решения от аналогов – использование в качестве газообразующего вещества шлама гальванического производства. К недостаткам аналога относятся высокое водопоглощение и недостаточно высокая морозостойкость для данной категории материалов.

Задачей технического решения настоящего изобретения является разработка рецептуры состава шихты для получения вспененного стеклянного теплоизоляционного материала конструкционного назначения.

Технический результат изобретения заключается в утилизации стеклобоя и пылевидных отходов электрометаллургического производства путем использования их при производстве пеностекла. Пылевидные отходы электрометаллургического производства содержат в своем составе карбонаты, оксиды и силикаты металлов при следующем соотношении элементов в пересчете на оксиды, % масс.:

• Fe₂O₃ — 55,4;

• CaO — 12,6;

• SiO₂ — 5,9;

• Na₂O — 5,9;

• K₂O — 4,2;

• CO₂ — 2,9;

• MgO — 2,8;

• ZnO — 2,1;

• SO₃ — 1,7;

• MnO — 1,5;

• Cl — 0,4;

• Al₂O₃ — 0,4;

• Cr₂O₃ — 0,3;

• PbO — 0,1;

• CuO — 0,1;

• Прочие примеси — 3,7.

Поставленная задача решается благодаря тому, что шихту для пеностекла приготавливают совместным измельчением стеклобоя, пылевидных отходов электрометаллургического производства и одного из следующих компонентов: борная кислота, техническая бура в роторно-вихревой мельнице. При термическом воздействии соединения бора переходят во вспененную стекольную массу в виде оксида бора, который значительно снижает коэффициент теплового расширения, что позволяет стекломассе не трескаться при резких изменениях температуры

Шихта для получения пеностекла включает: стеклобой (в том числе пылевидные отходы стекольного производства), борную кислоту, пылевидные отходы электрометаллургического производства при следующем соотношении, % масс.:

• пылевидные отходы металлургического производства – от 40 до 70;

• пылевидные отходы стекольного производства – от 20 до 50;

• борная кислота или бура техническая – остальное.

Для вспенивания шихты в совместно измельченные компоненты добавляют вспенивающую жидкость (например белковый пенообразователь) из расчета 165 мл. на 1 кг сухой смеси.

Приготовленную по вышеописанному способу шихту заливают в подготовленную форму, равномерно распределяют, помещают в печь, нагревают до температуры 800°С и выдерживают в течении 5 часов.

После термической обработки печь выключают, в закрытом состоянии происходит ее остывание до комнатной температуры. После завершения обжига форма извлекается из печи, полученный образец извлекается из формы, шлифуется и складируется.

Указанный способ можно проиллюстрировать примерами. Для этого были подготовлены составы шихты, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Состав шихты, % масс.

Компоненты Номер примера 1 2 3 4 пылевидные отходы металлургического производства 65 55 70 45 пылевидные отходы стекольного производства 30 40 20 45 борная кислота 5 5 0 0 Бура техническая 0 0 10 10 ИТОГО 100 100 100 100

Физико-механические свойства полученного после обжига материала в сравнении с аналогом и прототипом представлены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики вспененного материала.

Показатель Номер примера Аналог Прототип 1 2 3 4 водопоглощение, % 0,03 0,03 0,03 0,03 2,8 - прочность при сжатии, МПа 2,24 2,47 1,98 3,51 2,9 1,1 теплопроводность, Вт/м·С 0,067 0,120 0,070 0,031 0,042 0,055 морозостойкость 83 86 81 95 58 -

Данные, приведенные в таблице 2, подтверждают, что полученные образцы пеностекла, приготовленные на основе прилагаемой шихты, соответствуют физико-химическим свойствам, предъявляемым к данному классу материалов. Полученные образцы по теплопроводности находятся на уровне аналога и прототипа, по морозостойкости и водопоглощению существенно превосходят аналог, а по прочности в 2-3 раза превосходят прототип.

Данная рецептура шихты для производства пеностекла позволяет решить проблему утилизации пылевидных отходов электрометаллургического производства и стеклобоя путем производства вспененного силикатного теплоизоляционного материала конструкционного назначения, что может быть использовано в строительной индустрии для создания вспененных теплоизоляционных материалов.

Изобретение относится к получению вспененного конструкционного теплоизоляционного материала, который может быть использован в строительной индустрии. Технический результат изобретения заключается в утилизации стеклобоя и пылевидных отходов электрометаллургического производства путем использования их при производстве пеностекла. Шихту для пеностекла приготавливают совместным измельчением стеклобоя, пылевидных отходов электрометаллургического производства и одного из следующих компонентов: борная кислота, техническая бура в роторно-вихревой мельнице при следующем соотношении компонентов, мас.%: пылевидные отходы металлургического производства от 40 до 70; пылевидные отходы стекольного производства от 20 до 50; борная кислота 5 или бура техническая 10. Для вспенивания шихты в совместно измельченные компоненты добавляют вспенивающую жидкость в виде белкового пенообразователя из расчета 165 мл на 1 кг сухой смеси. Приготовленную шихту заливают в форму, равномерно распределяют, помещают в печь, нагревают до температуры 800°С и выдерживают в течение 5 ч. 2 табл.

Шихта для получения пеностекла, включающая стеклобой, отход металлургического производства, соединение бора и пенообразователь, отличающаяся тем, что она содержит пылевидные отходы электрометаллургического производства, содержащие следующие элементы, мас.%: Fe₂O₃ 55,4, CaO 12,6, SiO₂ 5,9, Na₂O 5,9, K₂O 4,2, CO₂ 2,9, 2,8, ZnO 2,1, SO₃ 1,7, MnO 1,5, Cl 0,4, Al₂O₃ 0,4, Cr₂O₃ 0,3, PbO 0,1, CuO 0,1, прочие примеси 3,7, в качестве соединения бора – борную кислоту или буру техническую, причем шихта содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидные отходы электрометаллургического производства от 40 до 70, стеклобой от 20 до 50, борная кислота 5 или бура техническая 10, а также белковый пенообразователь в виде вспенивающей жидкости из расчета 165 мл на 1 кг сухой смеси.