Стекло для получения пеностекла (варианты)
Владельцы патента RU 2424999:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к составам стекол, используемых для получения шлакового пеностекла. Технический результат заключается в снижении себестоимости, оптимальной температуры варки и вспенивания стекла. Сырьем для получения стекла являются отходы теплоэнергетики. Стекло для получения пеностекла содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 49,97÷58,98; Al2O3 3,98÷5,25; Fe2O3 4,58÷7,27; CaO 13,31÷22,98; MgO 2,32÷4,02; K2O 0,30÷0,53; Na2O 6,31÷16,29; TiO2 0,24÷0,41. В другом варианте изобретения в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики и регенерированные пески, при этом стекло для пеностекла содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 58,13÷58,98; Al2O3 3,98÷5,01; Fe2O3 4,58÷6,47; CaO 13,31÷19,81; MgO 2,32÷3,46; K2O 0,30÷0,46; Na2O 6,31÷16,29; TiO2 0,24÷0,36. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к составам стекол, используемых для получения шлакового пеностекла, которое может быть использовано в строительной индустрии как эффективный теплоизоляционный материал.
Из уровня техники известно, что стекло для пеностекла получают из шихты, содержащей компоненты, при следующем их соотношении, мас.%: кварцевый песок 0÷99,5; доломит 1÷15; сода кальцинированная 8÷82; алюмосиликатный компонент (полевой шпат) 6÷88. (Б.К.Демидович. Производство и применение пеностекла. Минск: Наука и техника, 1972, с.121-122).
Недостатком известного аналога является ограниченная сырьевая база в связи с использованием в основном природного сырья, а также низкое содержание в нем окиси железа, отрицательно влияющее на прочность.
Известно стекло для получения пеноматериала следующего состава, мас.%: SiO2 57,66÷66,13; Al2O3 2,75÷3,75; СаО 20,91÷29,35; MgO 0,94÷1,32; R2O 6,21÷14,07; Fe2O3 0,06÷0,08; P2O5 0,67÷0,95; F 0,36÷0,49; SO3 0,13÷0,19, а в качестве сырьевых компонентов для варки стекла использованы следующие материалы, мас.%: гранулированный шлак фосфорного производства 44,82÷62,84; кварцевый песок 31,44÷46,31; сода 20,27÷9,84 (Авторское свидетельство СССР №1675243, дата приоритета 19.09.89, дата публикации 07.09.91, авторы Ж.Т.Сулейменов и др.).
Недостатком известного аналога также является ограниченная сырьевая база и низкое содержание в сырье окиси железа, влияющее на необходимость введения компонентов для повышения прочности.
Известно стекло для получения пеноматериала следующего состава, мас.%: SiO2 43,39÷54,99; Al2O3 7,52÷9,68; Fe2O3 1,69÷1,95; СаО 11,96÷22,98; MgO 0,93÷1,05; Na2O 10,43÷16,56; K2O 3,21÷3,76; MnO 0,04÷0,06; TiO2 0,32÷0,43; SO3 0,21÷0,35; S2- 0,34÷0,60, a в качестве сырьевых компонентов для варки стекла использованы следующие материалы, мас.%: речной песок 43-65, сода 15-25 и нефелиновый шлам 18-35, являющийся отходом при производстве глинозема (патент РФ №2235694 С2, дата приоритета 27.02.2002, дата публикации 10.10.2003, авторы Нагибин Г.Е. и др., прототип).
Недостатком прототипа является высокая себестоимость стекла, обусловленная тем, что большую часть сырьевой массы составляет природный материал, а доля вводимых отходов производства глинозема составляет малую часть.
Задачей изобретения является снижение себестоимости стекла путем использования отходов теплоэнергетики, а также регенерированных песков.
Для решения поставленной задачи по первому варианту в стекле для получения пеностекла, включающем SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, согласно изобретению в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%: SiO2 49,97÷58,98; Al2O3 3,98÷5,25; Fe2O3 4,58÷7,27; CaO 13,31÷22,98; MgO 2,32÷4,02; K2O 0,30÷0,53; Na2O 6,31÷16,29; TiO2 0,24÷0,41.
Для решения поставленной задачи по второму варианту в стекле для получения пеностекла, включающем SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, K2O, Na2O, TiO2, согласно изобретению в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики и дополнительно использованы регенерированные пески, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%: SiO2 58,13÷58,98; Al2O3 3,98÷5,01; Fe2O3 4,58÷6,47; CaO 13,31÷19,81; MgO 2,32÷3,46; K2O 0,30÷0,46; Na2O 6,31÷16,29; TiO2 0,24÷0,36.
В качестве сырьевых компонентов для варки использовали следующие материалы, мас.%: золу Красноярской ТЭЦ-1 47-85, регенерированный песок завода «Сибтяжмаш» (формовочные земли) 15-28 и соду 10-25. Составы сырьевых смесей приведены в таблице 1. В таблице 2 приведены химические составы стекла.
| Таблица 1 | |||
| Наименование компонентов | Составы, мас.% | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Зола Красноярской ТЭЦ-1 | 85 | 75 | 47 |
| Регенерированный песок завода «Сибтяжмаш» | - | 15 | 28 |
| Сода | 15 | 10 | 25 |
| Таблица 2 | |||
| Окислы | Химические составы стекла | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Содержание окислов, мас.% | |||
| SiO2 | 49,97 | 58,13 | 58,98 |
| Al2O3 | 5,25 | 5,01 | 3,98 |
| Fe2O3 | 7,27 | 6,46 | 4,58 |
| CaO | 22,98 | 19,81 | 13,31 |
| MgO | 4,02 | 3,46 | 2,32 |
| K2O | 0,53 | 0,46 | 0,30 |
| Na2O | 9,57 | 6,31 | 16,29 |
| TiO2 | 0,41 | 0,36 | 0,24 |
Из таблиц видно, что заявляемый состав стекла для получения пеностекла характеризуется высоким содержанием отходов теплоэнергетики и количественным содержанием компонентов в таком соотношении окислов, которое обеспечивает снижение себестоимости и оптимальную температуру варки (1320°С) и вспенивания стекла.
Технологический процесс производства пеностекла на основе заявленных составов стекла состоит в следующем. Готовят сырьевую смесь, засыпают ее в огнеупорные тигли и подвергают нагреву до температуры 1320°С в течение 1-го часа в камерной высокотемпературной электропечи (ПВК-1,4-17). Сваренное стекло подвергают резкому охлаждению в воде для получения стекольного гранулята. Далее стекольную фракцию сушат и подвергают совместному помолу с углеродистым газообразователем (графитом) в керамической шаровой мельнице до удельной поверхности 5000-6000 см2/г. Готовую шихту загружают в формы из жаростойкого металла и вспенивают при температуре 850-950°С в течение 0,5-2 часов. После стабилизации структуры полученного пеностекла и постепенного охлаждения блоки извлекают из форм.
Пеностекло, полученное из предлагаемого состава шихты при вышеуказанном режиме термообработки, имеет равномерную мелкопористую структуру с размером пор до 3 мм и плотностью 300-500 кг/м3.
1. Стекло для получения пеностекла, включающее SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2, отличающееся тем, что в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%:
| SiO2 | 49,97÷58,98 |
| Al2O3 | 3,98÷5,25 |
| Fe2O3 | 4,58÷7,27 |
| CaO | 13,31÷22,98 |
| MgO | 2,32÷4,02 |
| K2O | 0,30÷0,53 |
| Na2O | 6,31÷16,29 |
| TiO2 | 0,24÷0,41 |
2. Стекло для получения пеностекла, включающее SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, TiO2, отличающееся тем, что в качестве сырья использованы отходы теплоэнергетики и дополнительно использованы регенерированные пески, а компоненты находятся при следующем соотношении, мас.%:
| SiO2 | 58,13÷58,98 |
| Al2O3 | 3,98÷5,01 |
| Fe2O3 | 4,58÷6,47 |
| CaO | 13,31÷19,81 |
| MgO | 2,32÷3,46 |
| К2О | 0,30÷0,46 |
| Na2O | 6,31÷16,29 |
| TiO2 | 0,24÷0,36 |
