СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОТХОДОВ СТЕКЛА
METHOD OF MAKING ARTICLES FROM GLASS WASTES

Изобретение относится к утилизации и вторичному использованию отходов производства и бытовых отходов, в частности, боя стекла и керамики, и может быть использовано при изготовлении, преимущественно мозаичной плитки, облицовочной строительной плитки, майолики, смальты, а также других изделий.
Известны различные способы изготовления изделий из отходов стекла и керамики по керамической технологии полусухого формования.
Известен, например, способ изготовления изделий из отходов стекла и керамики с содержанием стекла до 30 мас. и температурой обжига в зависимости от состава стекла 950-1060°C (Циммерманис Ф.Х., Тумашов В.Т. «Облицовочные материалы из отходов керамики и стекла». Стекло и керамика, 1988, №2, с.15).
Общим для известных способов такого вида является введение в состав пресс порошка в качестве основной массы керамики и малое содержание стекла, связанное с тем, что повышение боя стекла до 40 мас. приводит к опасным деформациям при температурах, обжиг при которых не позволяет достичь необходимых физико-механических показателей изделий.
Наиболее близким техническим решением является способ изготовление изделий из стекла и керамики по патенту № 2101239 МПК C03C 10/00, опубл. 10.01.1998 г., который включает механическое измельчение отходов стекла и керамики, их смешивание и приготовление композиции пресс-порошка или литьевого шликера, формование заготовки прессованием порошка в пресс-форме или литьем шликера, термообработку при температуре 800-1100°C и охлаждение заготовки. При этом порошковая композиция включает следующие компоненты, мас. %: отходы стекла - 90-92, отходы керамики - 8-10 и поливиниловый спирт - 8-12.
Недостатком известного способа является высокое энергопотребление при производстве изделий из полученной смеси.
Задачей, стоящей перед изобретением является снижение удельных энергозатрат при обжиге.
Задача решается путем введения в порошковую смесь комплексного активатора спекания, представляющего собой смесь, состоящую из борсодержащего соединение B2O3 и трехокиси сурьмы Sb2O3.
Технический результат от применения предлагаемого способа заключается в снижении удельных энергозатрат при обжиге заготовок, за счет снижения температуры термообработки обжига до 700-850°С.
Предлагаемый способ изготовления изделий из отходов стекла заключается в следующем.
- Механическое измельчение в шаровой мельнице, или конусной инерционной установке отходов стекла и комплексного активатора спекания, представляющего собой смесь, состоящего из борсодержащего соединения B2O3 и трехокиси сурьмы;
- приготовление пресс-порошка путем смешивания с помощью стандартных механических устройств порошковой композиции с содержанием компонентов, и комплексного активатора с добавлением (сверх 100% смеси) воды и пигмента (красителя) (или приготовление литьевого шликера); формование заготовки прессованием порошка в пресс-форме или литьем шликера;
- термообработку отпрессованых заготовок в печи в виде обжига при температуре 700-850°С.
Пример 1
Осуществление способа изготовления изделий из отходов стекла, представляющих собой композицию пресс-порошка с применением комплексного активатора спекания в виде борсодержащего соединения и трехокиси сурьмы Sb2O3, доля которого составляет - 2,5 мас.ч. и доля трехокиси сурьмы Sb2O3 в активаторе составляет - 15 мас.ч. Состав исходных материалов с комплексным активатором спекания приведен в ниже, в таблице.
Приготовление трехкомпонентной формовочной смеси осуществляли следующим образом:
2
Отходы листового стекла пропускали через щековую дробилку с получением кусков размером 1-2 мм. Далее помол осуществляли в лабораторной шаровой мельнице с керамической футеровкой, куда поочередно загружали измельченное стекло с размером кусков 1-2 мм - 2,925 кг, комплексный активатор, включающий в себя: трехокись сурьмы Sb2O3 - 0,01125 кг и борсодержащее соединение B2O3 - 0,06375 кг, после чего мололи до удельной поверхности 5000 см/г. Далее, для приготовления пресс-порошка, в измельченную смесь добавляли 7 мас.ч. воды и 2 мас.ч. пигмента для стекла и смешивали в лабораторных бегунах (вода и пигмент добавлялись сверх 100% смеси). После чего пресс-порошок засыпали в пресс-формы и при помощи гидравлического пресса прессовали и получали сформованные образцы размером 23×23 мм.
Обжиг образцов производили в муфельной печи при температурах 720°С, 780°С и 830°С.
Характеристики изделий (стеклянной плитки) после обжига при различных температурах по примеру 1 приведены в Таблице 1.
Анализируя данные из таблицы 1 можно сделать вывод о том, что оптимальной температурой обжига является температура 780°С для данного состава смеси, при котором содержание активатора составляет 2,5 мас.ч. и соотношение трехокиси сурьмы Sb2O3 - 15 мас.ч.
Пример 2.
Изготовление композиции пресс-порошка с применением комплексного активатора спекания в виде борсодержащего соединения и трехокиси сурьмы Sb2O3, доля которого составляет - 3 мас.ч. и доля трехокиси сурьмы Sb2O3 в активаторе составляет - 30 мас.ч., осуществляли аналогичным образом.
Состав исходных материалов с комплексным активатором спекания приведен ниже, в таблице.
Приготовление трехкомпонентной формовочной смеси осуществлялось следующим образом:
2
Отходы листового стекла пропустили через щековую дробилку с получением кусков размером 1-2 мм. Далее помол осуществляли в лабораторной шаровой мельнице с керамической футеровкой, куда поочередно загружали измельченное стекло с размером кусков 1-2 мм - 2,91 кг, комплексный активатор, включающий в себя: трехокись сурьмы Sb2O3 - 0,027 кг и борсодержащее соединение B2O3 - 0,063 кг, после чего мололи до удельной поверхности 5500 см/г. Далее, для приготовления пресс-порошка, в измельченную смесь добавляли 7 мас.ч. воды и 2 мас.ч. пигмента для стекла и смешивали в лабораторных бегунах. После чего пресс-порошок засыпали в пресс-формы и при помощи гидравлического пресса прессовали и получали сформованные образцы размером 23х23 мм.
Обжиг образцов производили в муфельной печи при температурах 720°С, 780°С и 830°С.
Характеристики изделий (стеклянной плитки) после обжига при различных температурах по примеру 2 приведены в таблице 2.
Анализируя данные из таблицы 2,  можно сделать вывод, что для данного состава смеси, при котором содержание активатора составляет 3 мас.ч. и соотношение трехокиси сурьмы Sb2O3 в нем  – 30 мас.ч. оптимальной температурой обжига является температура 720°С.
Пример 3
Изготовление композиции пресс-порошка  с применением комплексного активатора спекания в виде борсодержащего соединения и трехокиси сурьмы Sb2O3, доля которого составляет – 3 мас.ч. и доля трехокиси сурьмы Sb2O3 в активаторе составляет – 45 мас.ч., осуществляли аналогичным образом.
Состав исходных материалов с комплексным активатором спекания приведен ниже, в таблице.
№
Наименование компонента
содержания компонента в смеси мас.ч.
1
Стеклобой листовой измельченный
97
2
Трехокись сурьмы Sb2O3
1,35
3
Борсодержащее соединение В2О3
1,65
4
Вода (сверх 100%)
7
Приготовление трехкомпонентной формовочной смеси осуществлялось следующим образом:
2
Отходы листового стекла пропускали через щековую дробилку с получением кусков размером 1-2 мм. Далее помол осуществляли в лабораторной шаровой мельнице с керамической футеровкой, куда поочередно загружали измельченное стекло с размером кусков 1-2 мм – 2,91 кг, комплексный активатор, включающий в себя: трехокись сурьмы Sb2O3 – 0,0405 кг и борсодержащее соединение В2О3 –0,0495 кг, после чего мололи до удельной поверхности 5200 см/г. Далее, для приготовления пресс-порошка, в измельченную смесь добавляли 7 мас.ч. воды и 2 мас.ч. пигмента для стекла и смешивали в лабораторных бегунах. После чего пресс-порошок засыпали в пресс-формы и при помощи гидравлического пресса прессовали и получали сформованные образцы размером 23х23 мм.
Обжиг образцов производили в муфельной печи при температурах 720°С, 780°С и 830°С.
Характеристики изделий (стеклянной плитки) после обжига при различных температурах по примеру 3 приведены в таблице 3.
Анализируя данные из  таблицы 3,  можно сделать вывод о том, что оптимальной температурой обжига является температура 780°С и 810°С для данного состава смеси, при котором содержание активатора составляет 3 мас.ч. и соотношение трехокиси сурьмы Sb2O3 в нем  – 45 мас.ч.
Температуру обжига для конкретных изделий в указанных пределах выбирают опытным путем в зависимости от кривой вязкости используемых отходов стекла и требований к физико-механическим и химическим показателям, т.е. необходимости уровня кристаллизации стеклофазы.
изг
сж
2
2
Испытания опытных образцов изделий, выполненных заявляемым способом, показало, что в зависимости от марки стекла и температурного режима обжига, предел прочности на изгиб - у 1100-1500 кг/см и предел прочности сжатия - у 3600-4000 кг/см. Т.е., при осуществлении предложенного способа, качество изделий не снижается при пониженных общих энергозатратах.
Таким образом, задача изобретения решена.