Шихта для получения пеностекла
Владельцы патента RU 2291125:
ГОУ ВПО Воронежский государственный архитектурно-строительный университет-(ГОУ ВПО ВГАСУ) (RU)
Изобретение относится к области пеноматериалов и может быть использовано для производства пеностекла. Технический результат изобретения заключается в утилизации стеклобоя (тарного) и отходов сахарного производства (ОСП) путем использования их при производстве пеностекла. Шихту для пеностекла приготавливают совместным измельчением стеклобоя (тарного) и ОСП в шаровой мельнице. Приготовленная шихта укладывается в формы, предварительно смазанные каолиновой суспензией, с последующей термообработкой при температуре 850°С. Затем извлекают полученное пеностекло из форм и отправляют на отжиг по ранее известным температурным режимам для отжига пеностекла. После отжига пеностекло проходит механическую обработку для придания четких геометрических размеров. Шихта для получения пеностекла включает стеклобой и газообразователь (отход сахарного производства), вводимый в количестве 3% по массе и содержащий в своем составе углеродсодержащие и карбонатные компоненты при следующем соотношении: карбонат кальция CaCO3 - 50%, оксид кальция CaO - 30%, органические составляющие - 20%. 3 табл.
Изобретение относится к области пеноматериалов и может быть использовано для производства пеностекла. Известна шихта для пеностекла, включающая стеклобой и газообразователь, в качестве которого используют углеродосодержащие (сажа, антрацит) и карбонатные (мел, мраморная крошка) компоненты. При использовании углеродосодержащих газообразователей образуется однородная ячеистая структура, пористость мелкая. Недостатком применения углеродосодержащего газообразователя является то, что уже при небольших перепадах температур в пеностекле образуются трещины, что приводит к значительному увеличению времени отжига.
Наиболее близкой по совокупности признаков является шихта для пеностекла следующего состава, мас.% [1]:
| Стеклобой | 98 |
| Газообразователь | |
| (углекислый кальций) | 2 |
Недостатком этого состава является то, что карбонатные газообразователи формируют относительно крупные поры, неоднородные по размеру, что увеличивает коэффициент теплопроводности.
До настоящего момента в качестве газообразователя при производстве пеностекла не использовался отход сахарного производства (ОСП), образующийся при химическом осаждении пульпы при осветлении сахара, с последующей сушкой образующегося пастообразного материала. ОСП, добавляемый в количестве 7...15%, нашел применение в производстве сейсмотического кирпича [2]. Однако в данном случае ОСП рассматривается как добавка, улучшающая формовочные свойства керамической массы, и как выгорающая добавка. При производстве сейсмотического кирпича для получения хорошо спекшегося качественного черепка необходим плавный температурный режим, исключающий вспучивание материала. В этом случае форма и размеры остаются постоянными, не считая общей усадки, увеличение пористости сейсмотического кирпича происходит только за счет выгорания органических примесей и постепенного разложения CaCO3.
В основу изобретения положена техническая задача использования при производстве пеностекла комплексного газообразователя - ОСП, сочетающего в себе свойства углеродосодержащих и карбонатных газообразователей, а также утилизации стеклобоя и ОСП. При этом снижается экологический ущерб, наносимый окружающей среде, при хранении этих материалов в отвалах. Поставленная задача достигается тем, что шихта для пеностекла, содержащая стеклобой и газообразователь, отличается введением комплексного газообразователя ОСП, способного вспучивать шихту.
Шихта имеет следующий состав, мас.%:
| Стеклобой (тарный) | 97 |
| Газообразователь (ОСП) | 3 |
Структура получаемого пеностекла отличается тем, что наряду с крупными ячейками, характерными для карбонатных газообразователей, обнаруживаются мелкие, замкнутые поры, расположенные преимущественно в толще разделительных стенок. Такое распределение пор, очевидно, связано с тем, что газообразователь ОСП помимо карбонатов содержит органику, вследствие чего вещества, содержащиеся в газообразователе, разлагаются при различных температурах. Формирование мелкой пористости в оболочках крупных пор может происходить и благодаря тому, что ОСП образуется в результате химического осаждения, и размер частиц является очень мелким. Диаметр отдельных частиц ОСП сопоставим с размером частиц сажи.
Используемые компоненты шихты имеют химический состав, который представлен в таблице 1.
| Таблица 1 Химический состав компонентов шихты | ||||||||
| Стеклобой (тарный) | SiO2 | Al2О3 | Fe2О3 | CaO | MgO | Na2О | К2О | SO2 |
| 69,7 | 3,21 | 0,46 | 6,01 | 3,93 | 14,59 | 1,7 | 0,37 | |
| ОСП | CaCO3 | CaO | Органические составляющие | |||||
| 50% | 30% | 20% |
Шихту для пеностекла приготавливают совместным измельчением стеклобоя (тарного) и ОСП в шаровой мельнице, с футеровкой и мелющими телами из фарфора, до удельной поверхности 5000-7000 см2/г. Приготовленная шихта укладывается в формы, предварительно смазанные каолиновой суспензией, с последующей термообработкой при температуре 850°С. Затем извлекают полученное пеностекло из форм и отправляют на отжиг по ранее известным температурным режимам для отжига пеностекла. После отжига пеностекло проходит механическую обработку для придания четких геометрических размеров.
В лабораторных условиях были исследованы следующие составы шихты, которые представлены в таблице 2.
| Таблица 2 Составы шихты | |||
| Компоненты | Номер состава | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Стеклобой (тарный), % | 99 | 97 | 95 |
| ОСП, % | 1 | 3 | 5 |
Приготовленную шихту по вышеописанному способу вспенивали в лабораторной муфельной печи при температурах 800°С, 850°С, 900°С с отжигом по ранее известным температурным режимам для отжига пеностекла. Наилучшие результаты были получены при температуре 850°С с использованием ОСП - 3%, которые представлены в таблице 3.
| Таблица 3 Характеристики получаемого материала и прототипа | ||||
| Наименование состава | Предел прочности при сжатии, МПа | Плотность, кг/см3 | Коэффициент звукопоглощения в диапазоне частот 600-4000 Гц | Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К |
| №2, ОСП - 3% | 1,1 | 215 | 0,6 | 0,055 |
| прототип | 0,8 | 170-250 | 0,55-0,83 | 0,055-0,08 |
Данный шихтовой состав позволяет осуществить утилизацию стеклобоя (тарного), отхода сахарного производства и получить качественный теплоизоляционно-акустический материал (пеностекло) за счет введения комплексного газообразователя - ОСП.
Источники информации
1. Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла / Б.К.Демидович. - Минск.: Изд-во Наука и техника, 1972, - 300 с.
2. AC № 1474141. Сырьевая смесь для изготовления строительного кирпича. Караханиди С.Г., Платонова Л.М., Тимошадченко Е.В., приоритет 12.01.87, опубл. 23.04.89, бюл. № 15.
Шихта для получения пеностекла, включающая стеклобой и газообразователь, отличающаяся тем, что в качестве газообразователя используется отход сахарного производства (ОСП) - комплексный газообразователь, вводимый в количестве 3% по массе, содержащий в своем составе углеродсодержащие и карбонатные компоненты при следующем соотношении, %:
| Карбонат кальция CaCO3 | 50 |
| Оксид кальция CaO | 30 |
| Органические составляющие | 20 |
