Способ получения блочного термостойкого пеностекла
METHOD OF PRODUCING BLOCK HEAT-RESISTANT FOAM GLASS

Изобретение относится к области получения блочного термостойкого пеностекла и может быть использовано в атомной технике, а также в промышленности строительных материалов.
Известны ряд способов получения блочного пеностекла, недостатками которых являются низкое качество конечного продукта и длительность технологического процесса.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения блочного термостойкого пеностекла (Патент РФ 2530151), включающий совместный помол компонентов с пенообразователем, нагрев пенообразующей смеси при скорости 3,7°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 820°C в течение 40 мин, вспенивание в металлических формах, стабилизацию, резкое охлаждение до 600°C со скоростью 2,0°C/мин, отжиг в течение 12 часов.
Недостатком данного способа является низкое качество конечного продукта и длительность технологического процесса.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества конечного продукта и длительность технологического процесса.
Для достижения указанного технического результата предлагаемый способ получения блочного термостойкого стекла включают совместный помол компонентов с пенообразователем, нагрев пенообразующей смеси, вспенивание в металлических формах, стабилизацию, резкое охлаждение, отжиг, причем в пенообразователь дополнительно вводят бой высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом при соотношении   10:3 соответственно в количестве 5-7 мас.%, нагрев пенообразующей смеси осуществляют при скорости 4,5°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 780°C в течение 30 мин, резкое охлаждение до температуры 590°C проводят со скоростью 2,5°C/мин, а отжиг в течение 10 часов.
Предложенный способ получения блочного термостойкого пеностекла отличается от прототипа тем, что в пенообразователь дополнительно вводят бой высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом при соотношении   10:3 соответственно в количестве 5-7 мас.%, нагрев пенообразующей смеси осуществляют при скорости 4,5°C/мин с выдержкой при максимальной температуре 780°C в течение 30 мин, резкое охлаждение до температуры 590°C проводят со скоростью 2,5°C/мин, а отжиг в течение 10 часов.
Введение в состав смеси пенноизмельченного боя высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом способствует одновременному повышению термостойкости, также обеспечивает снижение энергозатрат на получение блочного термостойкого пеностекла. Сокращение времени вспенивания пенообразующей смеси при повышенных скоростях нагрева с последующим резким охлаждением способствует закаливанию конечного продукта и в конечном итоге обеспечивает повышение качества блочного термостойкого пеностекла, в частности его термостойкости.
За качественный показатель термостойкого блочного пеностекла была принята величина термостойкости, которая сформировалась за счет введения в состав тонкоизмельчённого боя огнеупора высокоглинозернистого огнеупора, а также на стадиях охлаждения и отжима.
На первом этапе определяли оптимальное соотношение высокоизмельчённого боя высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом и их оптимальное количества в пенообразующей смеси (таблица 1).
Как видно из таблицы 1, оптимальным соотношением является 10 частей боя огнеупора и 3 части жидкого стекла при их содержании в смеси 5-7 мас.%. На втором этапе исследований определены оптимальные технологические параметры скорости нагрева и время выдержки в пенообразующей смеси (таблица 2).
Таблица 1
Оптимальное соотношение высокоизмельчённого боя высокоглинозернистого огнеупора с жидким стеклом и их оптимальное количество в пенообразующей смеси
Состав пенообразующей смеси, мас.%
Температура вспенивания, С
Размер пор, мм
Органолептическая оценка вспенивания
Тарное стекло ЗТ-1
Cоотношение боя высокоглинозер-нистого огнеупора и жидкого стекла
Смесь боя высокоглинозернис-того огнеупора и жидкого стекла, мас %
97
10:1
3
760
0,2-0,4
Неполное вспенивание
10:2
770
0,4-0,6
Неполное вспенивание
10:3
780
0,6-0,8
Неполное вспенивание
10:4
800
0,8-1,2
Неполное вспенивание
10:5
820
0,9-1,3
Неполное вспенивание
95*
10:1
5*
760
0,3-0,6
Неполное вспенивание
10:2
770
0,4-0,7
Неполное вспенивание
10:3
780*
0,5-1,6
Полное вспенивание
10:4
800
0,6-1,8
Полное вспенивание
10:5
820
1,0-3,1
Полное вспенивание, деформация
93*
10:1
7*
760
0,5-1,6
Неполное вспенивание
10:2
770
0,7-2,3
Полное вспенивание
10:3
780
0,8-2,6
Полное вспенивание
10:4
800
0,9-2,8
Полное вспенивание
10:5
820
1,0-3,0
Полное вспенивание, частичный разрыв пор
90
10:1
10
760
0,3-0,6
Неполное вспенивание
10:2
770
0,6-1,1
Неполное вспенивание
10:3
780
0,8-2,3
Полное вспенивание, деформация
10:4
800
0,9-2,8
Полное вспенивание, деформация
10:5
820
1,1-3,0
Полное вспенивание, разрыв пор
*- оптимальный вариант
Таблица 2
Оптимальные технологические параметры скорости нагрева и время выдержки в пенообразующей смеси
Скорость нагрева, °С/мин
Температура вспенивание, °С
Время вспенивания, мин
Прочность
4,2
780
20
1,75
25
1,89
30
2,01
35
1,93
40
1,84
4,5**
780**
20
1,97
25
2,30
30**
2,40**
35
2,31
40
2,26
437
780
20
1,53
25
1,74
30
1,97
35
1,82
40
1,62
**- оптимальный вариант
Таблица 3
Оптимальные параметры скорости охлаждения и времени отжига пенообразующей смеси
Температура охлаждения
Скорость охлаждения, °С/мин
Время отжига, ч
Термостойкость, Δ Т
580
2,0
8
185
2,5
10
260
3,0
12
190
590***
2,0
8
260
2,5***
10
320***
3,0
12
240
600
2,0
8
215
2,5
10
280
3,0
12
205
***- оптимальный вариант
На третьем этапе определены скорость охлаждения и время отжига при оптимальной температуре (таблица 3). Как видно из таблицы 3, при скорости охлаждения 2,5°С/мин и температуре охлаждения 590°С термостойкость составляет 320°С. Сопоставительный анализ технологических параметров и свойств термостойкого пеностекла известного и предлагаемого способов представлен в таблице 4.
Таблица 4
Технологические параметры и свойства термостойкого пеностекла               известного и предлагаемого способов
Наименование
Ед. измерения
Известный способ
Предлагаемый способ
Состав
Мас.%
Тарное ЗТ-1 : смесь боя огнеупора ж.с. мас.%= (93-95):(5-7)
Температура вспенивания
°С
820
780
Скорость подъёма температуры
°С/мин
3,7
4,5
Время вспенивания
Мин
40
30
Резкое охлаждение
°С
600
590
Скорость охлаждения
°С/мин
2,0
2,5
Отжиг
час
12
10
Термостойкость
°С
250
320
Плотность
Кг/м<sup>3</sup>
206
210
Теплопроводность
Вт/м*к
0,057
0,057