Состав минеральной ваты
COMPOSITION OF MINERAL WOOL

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов на основе расплава горных пород габбро-базальтовой группы, а именно к производству минеральной ваты, используемой для тепло- и звукоизоляции в строительстве и других областях промышленности.
Известна минеральная вата [«Стекловата, минвата, базальтовая, каменная… Большая разница? Распутываем путаницу», https://zen.yandex.ru/media/mldom/steklovata-minvata-bazaltovaia-kamennaia-bolshaia-raznica-rasputyvaem-putanicu-5f07d56e1818dc530e5e45e5], в состав которой входят диабаз, габбро, базальт или их сочетания.
Известен плазменный способ получения минеральной ваты из золошлаковых отходов мусоросжигательных заводов и установка для его осуществления [Патент RU на изобретение №2764506, МПК С03В 37/06, С03В 37/14, С03В 5/027, С03В 5/185, С03В 37/07, опубл. 18.01.2022, бюл. 2], в котором описан состав минеральной ваты. В качестве сырья для получения минеральной ваты используют золошлаковые отходы мусоросжигательных заводов и базальтовые породы.
В качестве прототипа принят состав минеральной ваты [Патент RU на изобретение №2533565 «Способ получения минеральной ваты и установка для его осуществления», МПК С03В 37/06, опубл. 20.11.2014, бюл. 32]. В качестве сырья для получения минеральной ваты используют базальтовые породы (базальт) и золошлаковые отходы тепловых электростанций (ТЭЦ).
Существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: базальт и золошлаковые отходы ТЭЦ.
Однако известные решения не способны утилизировать в полной мере низкокальциевые золошлаковые отходы ТЭЦ с содержанием оксида алюминия 17,75%.
Изобретение направлено на расширение ассортимента сырьевой базы для получения минеральной ваты, позволяющей утилизировать техногенные отходы.
Это достигается тем, что состав минеральной ваты включает базальт и золошлаковые отходы ТЭЦ.
,
,
Состав минеральной ваты содержит базальт, измельченный до 9-10 мм, и активную минеральную добавку «фосфозол»гранулированную до фракции 10-15 ммпри следующем соотношении компонентов, мас.%:    базальт - 80,       «фосфозол» 20.  «Фосфозол» получен из смеси низкокальциевых золошлаковых отходов ТЭЦ с содержанием оксида алюминия 17,75% и фосфогипса, при следующем соотношении компонентов, мас.%:       золошлаковые отходы - 13,34, фосфогипс - 6,66.
Характеристика используемых материалов:
1. Базальт представляет собой темную вулканическую горную породу, которая состоит из плотной, либо крайне мелкозернистой массы, иногда содержащей порфированые выделения. Свойства систем базальтового состава определяются набором фаз, структур и текстур. Базальты -разновидность алюмосиликатных физико-химических систем. В состав базальтов, пригодных для производства минеральной выты, также входят железо, магний, кальций, титан, натрий, калий, фосфор (табл. 1). Эти элементы являются породообразующими и обуславливают фазовый состав пород. Значения термофизических свойств горных пород для производства минеральной ваты имеет решающее значение при производстве минеральной ваты.
к
Модуль кислотности (М) расплава смеси горных пород - это соотношение более устойчивых веществ к более активным, отношение суммы кислых оксидов (кремний + алюминий) к сумме основных окислов (кальций + магний) в минерале или расплаве.
к
2
2
3
М:SiO+AlO/CaO+MgO.
Модуль кислотности, согласно классической формуле, составляет 4,12
к
Важный аспект исследования, который необходимо рассмотреть, говоря о М, это химическая устойчивость получаемого материала.
к
к
При плавлении базальта и использовании в качестве вспомогательного сырья шлаков металлургического, доменного производства, а так же известняка, либо других карбонатных пород будет выходить материал с изменчивым модулем кислотности, поэтому М расплава необходимо стабилизировать. Модуль кислотности является усредненным показателем химического состава. Чем выше М, тем выше инертность материала, химическая стабильность минеральной ваты определяет ее долговечность.
2. Активная минеральная добавка «фосфозол» (табл. 2) - это смесь 33,3% фосфогипса и 66,7% низкокальциевых золошлаковых отходов ТЭЦ с содержанием оксида алюминия 17,75%. Название продукта закреплено Стандартом организации Ts 24249595 «Фосфозол - активная минеральная добавка для цементов. Технические условия». Получение активной минеральной добавки «фосфозол» раскрыто автором в патенте RU №2581437 [«Активная минеральная добавка для цемента и способ ее приготовления», опубл. 20.04.2016, бюл. №11].
5
4
3
2
4
3
4
4
2
5
2
3
2
3
Известно, что фосфогипс является побочным продуктом производства фосфорной кислоты из апатитов и фосфоритов методом сернокислотной обработки. Химическая реакция протекает по схеме: CaF(PO)+5HSO=3HPO+5CaSO+HF. По химическому составу фосфогипс на 96-98% состоит из сернокислого кальция, который в зависимости от условий производства фосфорной кислоты может находиться в двуводной, полуводной или безводной модификациях. В качестве примесей в фосфогипсе могут присутствовать 1,0-1,5% пятиоксида фосфора (РО), некоторое количество кремнезема и полуторные оксиды (AlO и FeO).
2
2
3
Использование золошлаковых отходов ТЭЦ при производстве минеральной ваты для стабилизации модуля кислотности расплава, без предварительной обработки не представляется возможным, так как их химический состав (табл. 3) нестабилен и по содержанию основных оксидов может колебаться в пределах: SiO - 39,04-54,00%, AlO - 15,60-23,00%, СаО - 6,40-19,95%, MgO - 1,76-3,40%.
Способ получения минеральной ваты рассмотрим на примерах.
Пример 1
Предварительно базальт в количестве 80% измельчают до 9-10 мм. Для загрузки рабочей шихты в вагранку активную минеральную добавку «Фосфозол» в количестве 20% гранулируют до фракции 10-15 мм.
Пример 2
Предварительно базальт в количестве 80% измельчают до 9-10 мм.
Фосфогипс и золошлаковые отходы (промышленный отход Ангренской ТЭЦ), предварительно проверяют на наличие посторонних включений и засоряющих примесей гравия, комков глины, дерева. Проводят соответствующую сортировку, после чего измельчают до размера зерен не более 5,0 мм. Затем отдельно загружают 13,34% золошлака и 6,66% фосфогипса в отдельные два бункера объемом для получения активной минеральной добавки «фосфозол», которое раскрыто автором в патенте RU №2581437 «Активная минеральная добавка для цемента и способ ее приготовления». Полученный таким образом фосфозол по своим физико-химическим свойствам можно использовать для раскисления расплавов базальта при ваграночном производстве минеральной ваты. Для загрузки рабочей шихты в вагранку активную минеральную добавку «Фосфозол» гранулируют до фракции 10-15 мм.
Изобретение направлено на расширение ассортимента сырьевой базы для получения минеральных плит, позволяет решить проблемы вызванные утилизацией техногенных отходов. При этом реализуется техническая часть экологических программ в данной отрасли. Улучшаются экологические показатели территорий, на которых находятся миллионы тонн отвалов зол угольных ТЭЦ.