Способ получения теплоизоляционного материала
METHOD OF OBTAINING HEAT-INSULATING MATERIAL

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.
3
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 м/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.
3
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 м/ч.
3
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 м/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.
3
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 м/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 плазмотрона18 кВт и расходе плазмообразующего газа 1-2 м<sup>3</sup>/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 м<sup>3</sup>/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, м<sup>3</sup>/ч
Плотность, г/см<sup>3</sup>
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.
3
3
При оптимальных параметрах работы электродугового плазмотрона (мощность 9 кВт, расход плазмообразующего газа 0,6 м/ч) получено блочное пеностекло со следующими свойствами: прочность на сжатие –                       1,20 МПа; плотность – 0,250 г/см; водопоглощение – 8,35%; теплопроводность – 0,065 Вт/м*К.