Способ получения пеностекла Советский патент 1992 года по МПК C03C11/00 

стекла и ухудшаются теплофизические показатели.

Цель изобретения - получение пеностекла бесформовым способом.

Цель достигается тем, что согласно способу помол стекла и углеродсодержащего газообразователя осуществляют при 40-80°С и/или в щелочной среде с рН 10,0 с образованием суспензии с рН 10,,0, а гелеобразование ведут до получения пасты с влажностью

33,6-57,7%.

При мокром измельчении стекла происходит гидролиз солей кремниевых кислот. 8 результате среда суспензии от нейтральной изменяется до щелочной (рН 9,,5), а поверхностный слой частиц стекла покрывается анионами типа Siof Si(4 Частицы стекла, находящиеся в щелочной золе кремниевых кислот с рН среды 8,0-10,1 агрегативно неустойчивы, что приводит к разделению фаз и выпадению осадка стекла„ Перевод такой суспензии в гель с содержанием 33,6-57,7% воды известными способами невозможен,так как при этом происходит выпадение осадка и разделение фаз. Повышение рН среды суспензии выше 10,2 приводит К образованию устойчивых дисперсных колло.идных частиц поли кремниевой кислоты. Такое повышение рН среды достигается либо при мокром помоле стекла и газообразователя (рН среды более 10,0), либо их измельчением при 40-80°С, а также при совмещении этих операций.

Кроме того, в процессе измельчения компонентов в щелочной среде (рН 10,9) происходит механохимичес- кая активация углеродсодержащего газообразователя, приводящая к образованию хемосорбционных соединений, которые при помоле влияют на изменение рН среды, а впоследствии, при спекании пенообразующей смеси, препятствует интенсивному окислению углерода в печной среде.

Приготовленная подобным образом суспензия стекла и углеродсодержащего газообразователя способна к медленной коагуляции на воздухе вследствие взаимодействия компонентов золя с СО атмосферы. При этом не происходит седиментация частиц стекла, а вся вода связывается гелем поликремниевых кислот, рН среды снижается от первоначального значения (10,2-14,0) на

4071

10

20

25

0,4-0,8 за счет образования бикарбоната натрия. При этом происходит агрегатирование частиц, вызывающих повышение вязкости конечном счете, образование пасты. Превращение суспензии в пасту с сохранением введенной при помоле воды при нормальной температуре происходит в течение 2-4 ч.

Ускорение процесса превращения суспензии в пасту достигается добавкой электролитов при помоле в.количестве десятых долей процента, например

., NaCl, . Полимеризация кремниевых кислот усиливается за счет введенных ионов металла. Мгновенное превращение суспензии в пасту достигается добавлением в приготовленную суспензию раствора кислоты до получения рН среды 6,-8,0, при этом возможно введение как концентрированных, так и разбавленных растворов кислот, например Н3Р04, HNOV

Паста получена следующими приемами: выдержка суспензии с рН среды 10,2-И,0 на воздухе в течение 2-4 ч; добавка электролитов при помоле с последующей выдержкой суспензии с рН среды 10,2-14,0 на воздухе в течение 1-2 ч; введение кислоты в суспензию с рН среды 10,2-14,0 до получения рН среды 6,5-8,0;содержит в составе 33,6-57,7% воды. При этом она удобо- укладываема и не растекается в силу

35 своей пластичности. Наличие в ней 33,6-57,7% воды создает парциальное г давление водяных паров в печной атмосфере свыше 200 мм и препятствует окислению углерода пенообразующей

40 смеси в печной среде.

Предлагаемый способ получения пеностекла реализован следующим образом.

Смесь из боя стекла листового состава (100 вес.ч.) и углеродсодержаще45 го газообразователя (0,2-4,0 вес.ч.) в присутствии 35-60 вес.ч. воды измельчают до получения суспензии (золя) стекла с рН среды 10,2-14,0, Достижение рН среды 10,2-14,0 осуществляют измельчением исходных компонентов при 40-80°С или их измельчением в щелочной среде с рН 10,0.или совместным осуществлением этих операций. Далее приготовленную суспен55 зию стекла превращают в пасту одним из следующих приемов: выдержка суспензии при комнатной температуре в течение 2-4 ч; выдержка суспензии, при30

50

to

готовленной в присутствии электролига, при комнатной температуре в течение 1-2 ч; введение в суспензию 5аствора кислоты до получения рН ере-г ды 6,5-8,0.

Приготовленную пасту слоем толщиной 25 мм подают на конвейерную ленту печи вспенивания.

Температурный режим термообработки пасты: спекание при 600- /80°C в течение 20 мин; вспенивание при в течение 30 мин; резкое охлаждение до 500°С в течение 10 мин:, стабилизация при 780°С 25 мин. Отжиг ведут от 520°С в течение 8,5 ч.

Свойства полученного пеностекла: плотность 150-Т80 кг/м5; прочность на сжатие 0,8-2,2 НПа; прочность на изгиб 0,6-1,8 МПа; теплопроводность 0,,08 Вт/мК; водопоглощение 0,,0 об.%, сорбционная влажность при If 37%) 0,1-0,3 мас.%; .паропро- Иицаемость 0,,005 мг/м,ч«Па.

В табл. 1 и 2 представлены парамет 25 ры получения и свойства пеностекла со- средними (примеры 1, 4, ) и граничными (примеры 2,3,5,6) пределами, а также ниже (пример 11) и выше (пример 12) граничных пределов. Отражены JQ Также конкретные приемы получения ,сус- гп.ензии и пасты; на основе кокса литейного (примеры 1-8, 10,12) и сажи (пример 9), введение электролитов при помоле (примеры 7,8), пастообразование выдержкой на воздухе (примеры 1-3, 5 ) и введением в суспензию раство- , ра кислоты (примеры 4-6, 10).

Независимо от способа получения

9,8 (пример 11) невозможно, поск ку происходит осаждение стекла и образования не наблюдается. Тольк лишь после 120 ч выдержки на возд образуется полусухой гель стекла (9,2 в.ч Н20) без признаков пласти ности. Показатели свойств и струк пеностекла, полученного из такого ля, ухудшаются: при плотности 185 250 кг/мэ прочность на сжатие 0,6 1,2 МПа, прочность на изгиб О,1 - 0,8 МПа, теплопроводность 0,07 0,09 Вт/м К, водопоглощение 4,1 15 6,0 об„%, сорбционная влажность 0 1,0%, паропроницаемость 0,010 - 0,014 мг/м}ч Па. Также не высоки с ства и у пеностекла, полученного пасты, приготовленной из суспензии

20 рН среды 14,4 (пример 12). Достиже рН среды 14,4 потребовало введения лочи в процессе помола, что привел получению пеностекла с частично со щающейся пористостью и, соответств но, к снижению физико-механических казателей.

Таким образом, пеностекло с выс кими эксплуатационными характерист ми бесформовым способом целесообра получать из промежуточного продукт

для вспенивания, приготовленного в де пасты с содержанием воды в коли честве 33,6-57,7, полученной из су пензии стекла и углеродсодержащего зообразователя с рН среды 10,2-14, формула изобретени Способ получения пеностекла, вк чающий приготовление суспензии мок помолом стекла и углеродсодержащег

промежуточного продукта (выдержкой газообразователя, гелеобразование,

на воздухе или введением кислоты) наличие в нем связанной гелем поликремниевых кислот воды в количестве 33,6- 57,7% позволяет получить высококачественное пеностекло бесформовым способом из углеродсодержащих смесей.

Получить пасту с содержанием 33,6- 57,7% воды из суспензий с рН среды

IS

вспенивание и отжиг, отличаю щийся тем, что,1 с «целью получе пеностекла бесформовым способом, п мол стекла и углеродсодержащего га образователя осуществляют при 40 - 80°С и/или в щелочной сре,;е с рН с образованием суспензии с рН 10,2 14,0, а гелеобразование ведут до п чения пасты с влажностью 33,6-57,7

o

5 ,

9,8 (пример 11) невозможно, поскольку происходит осаждение стекла и геле- образования не наблюдается. Только лишь после 120 ч выдержки на воздухе образуется полусухой гель стекла (9,2 в.ч Н20) без признаков пластичности. Показатели свойств и структуры пеностекла, полученного из такого геля, ухудшаются: при плотности 185 - 250 кг/мэ прочность на сжатие 0,6 - 1,2 МПа, прочность на изгиб О,1 - 0,8 МПа, теплопроводность 0,07 - 0,09 Вт/м К, водопоглощение 4,1 5 6,0 об„%, сорбционная влажность 0,5- 1,0%, паропроницаемость 0,010 - 0,014 мг/м}ч Па. Также не высоки свойства и у пеностекла, полученного из пасты, приготовленной из суспензии с

0 рН среды 14,4 (пример 12). Достижение рН среды 14,4 потребовало введения щелочи в процессе помола, что привело к получению пеностекла с частично сооб- щающейся пористостью и, соответственно, к снижению физико-механических показателей.

Таким образом, пеностекло с высокими эксплуатационными характеристиками бесформовым способом целесообразно получать из промежуточного продукта

для вспенивания, приготовленного в виде пасты с содержанием воды в количестве 33,6-57,7, полученной из суспензии стекла и углеродсодержащего га- зообразователя с рН среды 10,2-14,0. формула изобретения Способ получения пеностекла, включающий приготовление суспензии мокрым помолом стекла и углеродсодержащего

газообразователя, гелеобразование,

газообразователя, гелеобразование,

вспенивание и отжиг, отличающийся тем, что,1 с «целью получения пеностекла бесформовым способом, помол стекла и углеродсодержащего газо- образователя осуществляют при 40 - 80°С и/или в щелочной сре,;е с ,0 с образованием суспензии с рН 10,2- 14,0, а гелеобразование ведут до получения пасты с влажностью 33,6-57,7%.

Таблица 1

1Стекло 100

Кокс литейный 4,0 Водэ 50

2Стекло 100

Кокс литейный 4,0. Вода 35

3Стекло 100

Кокс литейный 4,0 Вода 60 „

4Стекло 100

Кокс литейный Ч.О Вода 50 5. Стекло 100 Кокс литейный 4,0 Вода 35

Стекло 100

Кокс литейный 4,0 Вода бО

Стекло 100

Кокс литейный 4,0 Вода SO КаСО.О,2

Стекло 100

Кокс литейный 4,0 Nad 0,2 Вода 50

Стекло 100 Сажа 0,2 Вода 50

Стекло 100

Кокс литейный 4,0 Вода 50

1Стекло 100

Кохе литейный 4,0 Вода 33

2 Стекло 100

Кокс литейный 4,0 NaOH 3,0 Вода 62

13,2 3,012,8 48,0

13,21,512,8 48,0

13,,012,8 48,0

13,2 3,012,7 49,9

12,

9,8 Паста не 9,7 образуется, наблюдается се- диментацяя стекла, сушка на воздухе

14,Ч5,0

9,2

851

13,6 57,9

9,2

851 h,P04 0,2 7,548,0

Таблица i