Гранулированное пеношлакостекло
Владельцы патента RU 2528798:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Изобретение относится к теплоизоляционным материалам. Технический результат изобретения заключается в снижении ресурсоемкости технологии получения гранулированного пеношлакостекла и температуры вспенивания гранулированного пеношлакостекла до 800-850 С°. Гранулированное пеношлакостекло содержит следующие компоненты, мас.%: шлак ТЭС 50-60; бой стекла 30-40; бура 3-7; антрацит 3-7. 5 пр., 1 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии изготовления эффективных теплоизоляционных материалов.
Известна сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2287495 от 06.04.2005, МПК C03C 11/00), включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, связующее - растворимое стекло и порообразователь - пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Шлак ТЭЦ | 21,5-23,0 |
Пыль электрофильтров
| кремниевого производства | 3,0-5,0 |
| Растворимое стекло | 7,0-8,0 |
| Бой стекла | остальное |
Недостатком прототипа является высокая температура вспенивания 1003-1063°C.
Наиболее близкой по составу является композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2243174), которая включает бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и порообразователь - шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов мас.%:
| Шлак ТЭЦ | 20,0-21,0 |
Шлам алюминиевого
| производства | 1,0-2,0 |
| Растворимое стекло | 8,0-10,0 |
| Бой стекла | остальное |
Недостатком этой сырьевой смеси является наличие гидрофобных частиц углерода в шламе, что не позволяет вводить большое количество порообразователя и соответственно снижает количество используемых отходов.
Задача изобретения - утилизация шлаковых отходов ТЭС, снижение ресурсоемкости технологии получения гранулированного пеношлакостекла без ухудшения его качества, снижение себестоимости.
Технический результат изобретения заключается в снижении температуры вспенивания до 800-850°C в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Данное снижение обеспечивается за счет введения в состав шихты буры и боя стекла, значительно снижающих температуру вспенивания, а также антрацита, позволяющего производить вспенивание в данном интервале температур.
Технический результат достигается за счет введения в состав пеношлакостекла в качестве основного сырьевого компонента шлаковых отходов ТЭС (шлак ТЭС) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Шлак ТЭС | 50-60 |
| Бой стекла | 30-40 |
| Бура | 3-7 |
| Антрацит | 3-7 |
Процесс получения пеношлакостекла включает следующие стадии:
- приготовление шихты;
- грануляция;
- вспенивание;
- отжиг.
Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, буры, антрацита и боя стекла. Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых мельницах. Помол следует производить до достижения удельной поверхности 400…600 м2/кг. В процессе помола производят увлажнение смеси до 1%.
Далее шихта подается на тарельчатый гранулятор и одновременно орошается водным раствором связующего (например, крахмала). Образовавшиеся гранулы непрерывно подают слоем до 50 мм на ленточно-сетчатую сушилку, в которой их сушат при температуре 200°C горячими газами до достижения влажности гранул около 2%.
Из сушилки гранулы попадают на вибросито, где происходит отсев мелочи. Далее гранулы обсыпаются разделяющей средой, например каолином, и подаются во вращающуюся печь вспенивания, в которой горячими газами при температуре 800-850°C в течение 10-25 минут осуществляется вспенивание гранул.
Из печи вспенивания гранулы вместе с разделяющей средой передаются во вращающуюся печь отжига, где проводится удлиненный цикл постепенного остывания без растрескивания гранул до комнатной температуры. Затем на выходе из печи отжига разделяющая среда отделяется от массы вспененных гранул и снова направляется в печь вспенивания, а гранулы направляются на склад готовой продукции.
В таблице приведены свойства синтезированных гранулированных пеношлакостекол.
Пример 1
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: антрацит, бой стекла, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
| Шлак ТЭС | 60,0 |
| Бой стекла | 30,0 |
| Бура | 3,0 |
| Антрацит | 7,0 |
Шихту и гранулы пеношлакостекла готовят по стандартной методике, описанной выше. Наличие в шихте большого количества шлака ТЭС (60%), замедляющего вспенивание и повышающего его температуру, и малого количества боя стекла (30%) и буры (3%), ускоряющих вспенивание и понижающих его температуру, делает возможным получить гранулированное пеношлакостекло данного состава с требуемым качеством при температуре 850°C при вспенивании в течение 25 минут.
Пример 2
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: антрацит, бой стекла, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
| Шлак ТЭС | 50,0 |
| Бой стекла | 40,0 |
| Бура | 7,0 |
| Антрацит | 3,0 |
Шихту и гранулы пеношлакостекла готовят по стандартной методике, описанной выше. Наличие в шихте малого количества шлака ТЭС (50%), замедляющего вспенивание и повышающего его температуру, и большого количества боя стекла (40%) и буры (7%), ускоряющих вспенивание и понижающих его температуру, делает возможным получить гранулированное пеношлакостекло данного состава с требуемым качеством при температуре 800°C при вспенивании в течение 10 минут.
Пример 3
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: антрацит, бой стекла, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
| Шлак ТЭС | 54,5 |
| Бой стекла | 34,5 |
| Бура | 5,8 |
| Антрацит | 5,2 |
Шихту и гранулы пеношлакостекла готовят по стандартной методике, описанной выше. Наличие в шихте среднего количества шлака ТЭС (54,5%), замедляющего вспенивание и повышающего его температуру, и среднего количества боя стекла (34,5%) и буры (5,8%), ускоряющих вспенивание и понижающих его температуру, делает возможным получить гранулированное пеношлакостекло данного состава с требуемым качеством при температуре 820°C при вспенивании в течение 20 минут.
Пример 4
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: антрацит, бой стекла, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
| Шлак ТЭС | 64,4 |
| Бой стекла | 30,1 |
| Бура | 1,3 |
| Антрацит | 4,2 |
Шихту и гранулы пеношлакостекла готовят по стандартной методике, описанной выше. Наличие в шихте слишком большого количества шлака ТЭС (64,4%), замедляющего вспенивание и повышающего его температуру, и очень малого количества боя стекла (30,1%) и буры (1,3%), ускоряющих вспенивание и понижающих его температуру, делает невозможным вспенивание в заданном интервале температур, вследствие чего, в свою очередь, становится невозможным получить гранулированное пеношлакостекло данного состава с требуемым качеством при температурах 800-850°C при вспенивании в течение 10-25 минут.
Пример 5
Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: антрацит, бой стекла, бура, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:
| Шлак ТЭС | 44,5 |
| Бой стекла | 44,5 |
| Бура | 8,8 |
| Антрацит | 2,2 |
Шихту и гранулы пеношлакостекла готовят по стандартной методике, описанной выше. Наличие в шихте очень малого количества шлака ТЭС (44,5%), замедляющего вспенивание и повышающего его температуру, и слишком большого количества боя стекла (44,5%) и буры (8,8%), ускоряющих вспенивание и понижающих его температуру, приводит к чрезмерному вспениванию и оплавлению образцов, вследствие чего становится невозможным получить гранулированное пеношлакостекло данного состава с требуемым качеством при температурах 800-850°C при вспенивании в течение 10-25 минут.
Свойства синтезированных гранулированных пеношлакостекол представлены в таблице:
| № состава | Водопоглощение В,% | Объемная масса ρ·10-3, кг/м3 | Предел прочности Rсж, МПа |
| 1 | 2,46 | 0,248 | 2,155 |
| 2 | 3,13 | 0,236 | 1,035 |
| 3 | 2,89 | 0,241 | 1,679 |
| 4 | 0,25 | 1,466 | 4,223 |
| 5 | 10,54 | 0,552 | 0,112 |
Как видно из таблицы, требуемым уровнем свойств обладают образцы №1, 2, 3. Образцы №4, 5 вследствие своей структуры не могут обеспечить требуемого уровня свойств и являются непригодными для производства.
Снижение себестоимости гранулированного пеношлакостекла осуществляется за счет введения в состав шихты боя стекла, антрацита и шлака ТЭС, обладающих низкими ценами. Также использование шлака ТЭС решает задачу утилизации шлаковых отходов ТЭС.
Снижение ресурсоемкости технологии получения гранулированного пеношлакостекла обеспечивается за счет введения в состав шихты антрацита, боя стекла и буры, совокупность физико-химических свойств которых позволяет производить спекание при температурах 800-850°C без ухудшения качества, что видно из таблицы.
Гранулированное пеношлакостекло, содержащее шлак ТЭС, бой стекла и порообразователь, отличающееся тем, что дополнительно содержит буру, а в качестве порообразователя используется антрацит в следующем соотношении, мас.%:
| Шлак ТЭС | 50-60 |
| Бой стекла | 30-40 |
| Бура | 3-7 |
| Антрацит | 3-7 |
