ПЕНОСТЕКЛО НА ОСНОВЕ ШЛАКА ТЭС
FOAMED GLASS BASED ON THERMAL POWER PLANT SLAG

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии изготовления эффективных теплоизоляционных материалов.
Известна сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2243174), включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, связующее - растворимое стекло и порообразователь - шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлак ТЭЦ
20,0-21,0
Шлам алюминиевого
1,0-2,0
производства
Растворимое стекло
8,0-10,0
Бой стекла
остальное
Недостатком этой сырьевой смеси является наличие гидрофобных частиц углерода в шламе, что не позволяет вводить большое количество порообразователя и соответственно снижает количество используемых отходов.
Наиболее близкой по составу является композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2287495), которая включает бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Шлак ТЭЦ
21,5-23
Пыль электрофильтров
кремниевого производства
3,0-5,0
Растворимое стекло
7,0-8,0
Бой стекла
остальное
Недостатком прототипа является высокая температура вспенивания 1003-1063°С.
Задача изобретения - снижение температуры вспенивания, снижение ресурсоемкости технологии пеностекла на основе шлака ТЭС (пеношлакостекла) без ухудшения его качества.
Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы, снижении себестоимости, утилизации золошлаковых отходов ТЭС, снижении температуры вспенивания до 900-950°С, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла, и упрощении технологии получения пеношлакостекла.
Технический результат достигается за счет введения в состав пеношлакостекла в качестве основного сырьевого компонента шлаковые отходы ТЭС (шлак ТЭС), при следующем, мас.%:
Шлак ТЭС
60-70
Бура
10-20
Графит
1-5
Стеклобой
15-25
Процесс получения пеношлакостекла включает следующие стадии:
- приготовление шихты;
- вспенивание;
- отжиг;
- механическую обработку блоков.
2
Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых мельницах. Помол следует производить до достижения удельной поверхности 400…600 м/кг. В процессе помола производят увлажнение смеси до 1%.
Подготовка форм для вспенивания включает очистку и обмазку их внутренней поверхности меловой или каолиновой суспензией для предотвращения прилипания стекла к металлу.
Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном, стараясь использовать при этом постоянное давление. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. В камере печи формы устанавливают в зоне постоянных температур.
Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. Поскольку на этой стадии поверхностные слои могут переохладиться, предусмотрена стадия стабилизации при температуре порядка 600°С.
После выдержки при 600°С в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч.
После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.
В таблице приведены свойства синтезированных пеношлакостекол.
Пример №1
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: графит, стеклобой, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
Шлак ТЭС
66,6
Бура
14,3
Графит
4,8
Стеклобой
14,3
Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°С в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.
Пример №2
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: графит, стеклобой, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
Шлак ТЭС
60
Бура
11,4
Графит
4,8
Стеклобой
23,8
Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°С в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4...5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.
Пример №3
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: графит, стеклобой, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
Шлак ТЭС
61,9
Бура
14,3
Графит
4,8
Стеклобой
19,0
Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, порообразователя (графита) и стеклобоя. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30…50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500…600°С электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 900-950°С, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10…30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°С в течение 30…40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4…5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.
Свойства синтезированных пеностекол, на основе шлака ТЭС
№ состава
Водопоглощение В*10<sup>-3</sup> кг
Объемная масса ρ*10<sup>-3</sup> кг
Предел прочности R<sub>сж</sub>, мПа
1
0,104
0,285
2,338
2
0,075
0,296
1,168
3
0,089
0,290
1,753