Шихта для получения пеностекла
CHARGE FOR OBTAINING FOAM GLASS

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии изготовления теплоизоляционно-конструкционных материалов.
Известна сырьевая смесь для получения пеностекла (патент РФ №2358927 от 20.06.2009, МПК С03С 11/00), включающая подготовленный дисперсный бой стекла, молотый мел, красный шлам при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Бой стекла
88,0-93,0
Молотый мел
1,0-2,0
Красный шлам
6,0-10,0
Общеизвестно, что существуют специфические условия существования фаз шламов, такие как щелочная среда (рН=11-13), колебания температур от -25 до +35°С, наличие внешних реагентов (подшламовая вода, углекислый газ, сода в воде, кислород воздуха, солнечная радиация). В результате длительного хранения различных видов красных шламов происходит качественное и количественное изменения свойств шламов. Недостатком прототипа является непостоянство химического состава красных шламов, что может привести к неравномерному вспениванию в объеме пеностекла и получению неоднородной структуры из-за образования каверн, неравномерного объемного распределения пор. В целом это может привести к дефектности, неоднородности свойств пеностекла.
Наиболее близкой по составу является сырьевая смесь для получения пеностекла (патент РФ №2522606 от 20.07.2014, МПК С03С 11/00), которая включает бой стекла, порошок шлама водоочистки при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Порошок шлама водоочистки
1,0-10,0
Бой стекла
Остальное
2
Недостатком прототипа является высокая температура вспенивания пеностекла 940-955°С и необходимость использования более дисперсного стекла, так как размол осуществляется до прохода через сито по ГОСТ №3584-53 №014 и №008, с числом ячеек на 1 см соответственно 1890 и 5476, что в целом увеличивает время подготовки боя стекла и расход электроэнергии, затрачиваемой на его измельчение.
Задача изобретения - расширение сырьевой базы, утилизация шламов водоочистки, снижение ресурсоемкости технологии получения, улучшение качества и снижение себестоимости пеностекла.
Технический результат изобретения заключается в снижении температуры вспенивания. Данное снижение и получение однородной пористой структуры пеностекла обеспечивается введением в состав шихты порошка шламов водоочистки и литий-кобальт-оксидного соединения.
Технический результат достигается за счет того, что шихта для получения пеностекла в качестве основного сырьевого компонента содержит бой тарного стекла и порошок шлама водоочистки, а также дополнительно содержит минерализующую добавку литий-кобальт-оксидного соединения при следующем соотношении, мас. %:
Бой тарного стекла
94,0-98,0
Порошок шлама водоочистки
1,5-3,5
Литий-кобальт-оксидное соединение
1,0-3,0
В качестве минерализующей добавки, снижающей температуру вспенивания и улучшающей качество получаемого пеностекла, используют литий-кобальт-оксидное соединение. Составляют шихту, содержащую бой тарного стекла 94-98% от общей массы, порошок шлама водоочистки в количестве 1,5-3,5% от общей массы и литий-кобальт оксидное соединение в количестве 1,0-3,0% от общей массы. Данные шламы образуются в результате удаления солей жесткости при водоподготовке на тепловых электростанциях.
Уменьшение количества порошка шлама водоочистки в пеностекольной шихте менее 1% приводит к снижению порообразования, а увеличение литий-кобальт-оксидного соединения более 3% приводит к неоправданному расходу данной минерализующей добавки, так как необходимые свойства не улучшаются, и повышается себестоимость пеностекла.
Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых мельницах. Компоненты шихты измельчают до прохода через сетку №02. Шихту, содержащую перемешанные порошки боя тарного стекла различных марок, шлама водоочистки и литий-кобальт-оксидного соединения, увлажняют водой до требуемой формовочной влажности 1-3% и с помощью специальных металлических форм-пуансонов прессуют способом полусухого прессования в заготовки, имеющие форму куба. Заготовки пеностекла подаются в электрическую печь муфельного типа. Осуществляются нагрев заготовок в печи при температуре вспенивания, отжиг и охлаждение пеностекла. Температуру вспенивания выбирают в пределах 820-830°С.
Пеностекло при соответствующей механической обработке позволяет получать изделия различного строительного назначения, в частности блоки, плиты, кирпичи, перемычки, фасонные изделия и т.п., с заданными геометрическими размерами.
В таблице 1 приведены свойства полученных образцов пеностекла.
Примеры конкретного исполнения
Пример №1
Шихта для получения пеностекла в качестве сырьевых материалов содержит следующие компоненты: бой тарного стекла, порошок шлама водоочистки, литий-кобальт-оксидное соединение. Состав шихты в данном случае следующий, мас. %:
Бой тарного стекла
96
Порошок шлама водоочистки
2,2
Литий-кобальт-оксидное соединение
1,8
Шихту готовят путем тонкого предварительного измельчения и тщательного смешивания порошка шламов водоочистки, литий-кобальт-оксидного соединения и боя тарного стекла. Бой тарного стекла размалывают до остатка не более 2% на сетке №02. Пеностекольную шихту увлажняют до влажности 1-3%. Далее формуют заготовки в форме куба с помощью специальных металлических форм-пуансонов и помещают их в электрическую муфельную печь, где проводят вспенивание при температуре 820-830°С. Время вспенивания пеностекольного материала составляет 10-15 мин. Полученное пеностекло отжигают при температуре 550-600°С в течение 30-40 мин и охлаждают в электрической муфельной печи в течение не менее 5-6 ч.
Наличие в шихте большего количества порошка шлама водоочистки (2,2%) и литий-кобальт-оксидного соединения (1,8%), обеспечивающих процесс получения однородной пористой структуры пеностекла и понижающих температуру вспенивания, делает возможным получить качественное пеностекло данного состава при температуре 820°С при вспенивании в течение 10 минут.
Заготовки пеностекольного материала на основе тарного стекла механически обрабатывают для придания им точной формы и размеров.
Пример №2
Шихта для получения пеностекла в качестве сырьевых материалов содержит следующие компоненты: бой тарного стекла, порошок шлама водоочистки; литий-кобальт-оксидное соединение. Состав шихты для пеностекла в данном случае следующий, мас. %:
Бой тарного стекла
96,8
Порошок шлама водоочистки
1,7
Литий-кобальт-оксидное соединение
1,5
Шихту для получения пеностекла готовят по стандартной методике, описанной выше. Наличие в шихте малого количества порошка шлама водоочистки (1,7%) и литий-кобальт-оксидного соединения (1,5%), обеспечивающих процесс получения однородной пористой структуры пеностекла и понижающих температуру вспенивания, делает возможным получить качественное пеностекло данного состава при температуре 830°С при вспенивании в течение 15 минут.
В таблице 1 приведены свойства полученного пеностекла.
Снижение себестоимости пеностекла осуществляется за счет введения в состав шихты боя тарного стекла, обладающего низкими ценами. Использование шламов водоочистки в составе шихты решает задачу их утилизации.
Снижение температуры вспенивания и получение однородной структуры пеностекла обеспечиваются за счет введения в состав шихты порошка шламов водоочистки и литий-кобальт-оксидного соединения, совокупность физико-химических свойств которых позволяет производить спекание материала при температурах 820-830°С.
Свойства полученного пеностекла соответствуют требованиям, предъявляемым к теплоизоляционно-конструкционным материалам, что позволяет использовать его в различных видах ограждающих конструкций зданий и сооружений различного назначения.