Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов

Авторы патента:


Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов
Минеральная вата из подлежащих повторному использованию материалов

 


Владельцы патента RU 2575189:

ЮЭСДЖИ ИНТЕРИОРС, ЛЛС. (US)

Изобретение относится к искусственным волокнам. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы. Минеральная вата имеет модуль кислотности A l 2 O 3 + S i O 2 C a O + M g O , равный от 1.0 до 1.5 по массе. Минеральная вата содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 36-44, Al2O3 8.0-14, MgO 4-13, СаО 32-44. Диаметр волокон от 4.5 до 5.6 мкм. В качестве исходных сырьевых компонентов используют шлак, послепотребительский бетон, кирпичную крошку, состоящую из послепотребительской кирпичной крошки, послепромышленной кирпичной крошки или их комбинации; стеклобой, послепотребительский формовочный песок и их комбинации. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 21 табл.

 

МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

Данная заявка заявляет приоритет согласно 35 U.S.C. 119(e) по предварительной заявке на патент США с серийным номером №61/323164, поданной 12 апреля 2010 года.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Настоящее изобретение относится, в общем, к образованию искусственных волокон и в частности к образованию минеральной ваты.

Минеральная вата представляет собой волокно, изготовленное из природных или искусственных минералов или оксидов металлов. Промышленные применения минеральной ваты включают теплоизоляцию, фильтрацию и звукоизоляцию.

Процесс производства минеральной ваты, как правило, включает комбинирование ряда ингредиентов, также называемых компонентами или исходными материалами, в печи, такой как вагранка. Традиционные ингредиенты включают доменный шлак, непереработанные минералы и кокс в качестве топлива. Одна технология производства включает нагревание печи до высокой температуры, например, в диапазоне 1400-2000°C, и предпочтительно до 1600°C, фазовое превращение или расплавление ингредиентов с образованием жидкости и продувание потока воздуха или пара через жидкость с применением аппарата для намотки на колесах, как хорошо известно в отрасли. Конечным продуктом является масса тонких, переплетенных, нетканых волокон.

В традиционной минеральной вате компоненты обычно выбирают и дозируют таким путем, что поддерживают целевой модуль кислотности (Мк) составных волокон. Мк является ключевым параметром, так как он отражает растворимость волокна или насколько легко волокна разлагаются в физических жидкостях, таких как кровь и слюна. Это является важной характеристикой по причинам, имеющим отношение к здоровью человека, так как такие материалы, вероятно, будут входить в контакт с людьми в результате их применения в строительных материалах.

Примерами непереработанных минералов,

традиционно применяемых в качестве исходных материалов в получении минеральной ваты, являются кварцит и гранит. В некоторых случаях непереработанные минералы составляют относительно высокую долю исходных материалов по сухому весу. Применение таких непереработанных минералов в получении минеральной ваты является в настоящее время менее желательным из-за тенденции в строительной промышленности к сохранению ресурсов и повторному использованию материалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Вышеуказанные проблемы традиционной минеральной ваты направлены на данную минеральную вату и связанный способ производства. Путем замены природных или непереработанных минералов на вторичное сырье, значимость для окружающей среды данной минеральной ваты была значительно увеличена по сравнению с традиционной минеральной ватой. В данной минеральной вате повторно используемые строительные материалы, такие как бетон, кирпичная крошка, стеклобой, доменный шлак и т.п., заменяют непереработанные минералы, такие как кварцит и гранит. Применение вторичного сырья поддерживается советом по экологическому строительству США, находящимся в Вашингтоне, округ Колумбия, некоммерческим объединением, и его программой по передовым разработкам в энергообеспечении и экологии (LEED). Содействуя более высокой оценке LEED, данная минеральная вата повышает положительную репутацию этого обычного строительного материала. Изделия, изготовленные с помощью данной улучшенной минеральной ваты или волокнистой ваты, также имеют дополнительную ценность из-за способности изделия улучшать LEED оценку здания.

Более конкретно, обеспечивается минеральная вата, которая содержит вторичное сырье и имеет модуль кислотности в пределах установленного диапазона. В другом варианте осуществления обеспечивается способ образования минеральной ваты, который включает выбор вторичного сырья, объединение множества исходных материалов, включая вторичное сырье, и обработку объединенных исходных материалов с образованием минеральной ваты, имеющей модуль кислотности в установленном диапазоне. В общие этапы производства включено нагревание объединенных исходных материалов с образованием жидкости и выдувание жидкости по мере ее охлаждения с образованием указанной минеральной ваты.

Вышеуказанный процесс также известен как "кручение" минеральной ваты. Минеральная вата может также упоминаться как "крученая", "крученая вата" или "крученые волокна".

В другом варианте осуществления обеспечивается потолочная плитка или панель с желаемыми шумопоглощающими свойствами. Также известная как подвесная потолочная плитка или панель, данная панель изготовлена из данной минеральной ваты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Обеспечивается минеральная вата, которая включает вторичное сырье, которое заменяет непереработанные минералы. Из-за включения вторичного сырья данная минеральная вата оценена высоким баллом LEED в связи с обеспечением желаемого улучшения по сравнению с традиционной минеральной ватой. Предпочтительно, вторичное сырье, также называемое утилизируемым отходами, для изготовления минеральной ваты с высоким LEED включают без ограничения шлак, послепотребительский бетон, кирпичную крошку, стеклобой, формовочный песок и комбинации таких материалов.

Использование вторичного сырья в получении минеральной ваты для производства данной минеральной ваты является желательным, поскольку это помогает сохранить основные материальные ресурсы, при этом обычно расходуется гораздо меньше энергии, чем при выделении и обработке непереработанных минералов или других природных ресурсов, и это помогает предотвращать возникновение проблемы утилизации или загрязнения пригодных материалов. Вторичное сырье охватывает послепромышленные и послепотребительские материалы. Обычно вторичное сырье считается менее экологически полезным, так как оно может опосредованно способствовать неэффективным производственным процессам, которые вырабатывают отходы. В общем, тем не менее, применение вторичного сырья экологически предпочтительнее, чем непереработанных минералов или природных ресурсов.

Возможность применения вторичного сырья для получения минеральной ваты удивительна, принимая во внимание сложную природу и несопоставимые характеристики различного вторичного сырья и его компонентов. В данной минеральной вате и связанном процессе получения послепромышленное и послепотребительское вторичное сырье составляет большую часть исходных ингредиентов. Незначительные количества непереработанного минерала также могут быть включены, хотя предпочтительно, если этот природный ресурс полностью замещен утилизируемыми отходами. Получившаяся в результате минеральная вата является с высоким содержанием вторичного сырья, что делает данный продукт более желательным, чем традиционная минеральная вата.

В настоящей заявке "послепромышленный" относится к вторичному сырью, полученному из производственных отходов. Бракованные материалы, которые могут быть восстановлены в пределах соответствующих им процессов производства, не относятся к вторичному сырью. "Послепотребительское" вторичное сырье определено как отходы, произведенные домашними хозяйствами или коммерческими, промышленными и институционными учреждениями в роли конечных потребителей продукта, который больше не может быть использован по своему предназначению. Послепотребительские материалы включают бетон, получаемый при реконструкции дорог или сносе зданий. LEED сертификация способствует практикам проектирования и строительства, которые увеличивают рентабельность, в то же время, уменьшая негативное влияние на окружающую среду зданий и улучшая здоровье и благосостояние жителей.

Как отмечалось выше, модуль кислотности является целевым параметром получения минеральной ваты. Модуль кислотности (Мк) данной минеральной ваты определяется отношением оксида алюминия и диоксида кремния к оксиду кальция и оксиду магния:

Данная минеральная вата разработана, чтобы иметь Мк, который попадает в определенный диапазон. Отдельные компоненты анализируют касательно их химических составов, из которых в целом может быть вычислен химический состав исходных материалов. Вторичное сырье может быть использовано в комбинации с другим вторичным сырьем, несколькими другими видами вторичного сырья, непереработанным минералом или комбинацией непереработанных минералов для изготовления данной минеральной ваты. Предпочтительно, чтобы Мк попадал в диапазон от 1,0 до 1,5 и более предпочтительно от 1,01 до 1,15. Более предпочтительно, чтобы Мк предпочтительно попадал в диапазон от 1,0 до 1,3. Более предпочтительно, когда Мк находится в пределах диапазона от 1,0 до 1,2.

Содержание влаги послепотребительского бетона, также называемое потерей веса при прокаливании (LOI), не препятствует его использованию в качестве ингредиента минеральной ваты. В некоторых случаях бетон имеет значение LOI до 32%. Как показано в Таблице 2, данная LOI на два порядка выше величины других обычных исходных материалов. Точная причина такой высокой LOI неизвестна, но это может быть результатом потери связанной воды в бетоне или кальцинирования материалов в самом бетоне.

Традиционно, производители минеральной ваты избегают применения композиционных материалов, таких как бетон, из-за их очевидной изменчивой природы. Удивительно, что послепотребительский бетон, как обнаружили, был удовлетворительно стабильным и очень эффективным в качестве модификатора значения LEED RC. Производители минеральной ваты также обычно избегают материалов, которые включают высокие проценты "тонкоизмельченного продукта" или более мелких частиц, которые имеют склонность к закупориванию вагранки и препятствованию производству. Предпочтительно, если послепотребительский бетон в данном продукте и способе включает достаточное количество бетонных частиц, которые составляют приблизительно 5 -10 см (от 2″ до 4″) в длину и приблизительно 7,5-15 см (от 3″ до 6″) в ширину, чтобы привести в соответствие с вагранками, чувствительными к размерам частиц. Однако варианты осуществления данной минеральной ваты и способ производства не ограничены процессами в вагранке. Например, процессы в электропечи или плавильной печи с погружным горением также считаются подходящими, и частицы меньшего размера, включая тонкоизмельченные продукты, также будут подходящими.

Исходные материалы факультативно включают один или несколько из доменного шлака, кирпичной крошки, полученной из послепромышленных и/или послепотребительских источников, стеклобоя, формовочного песка, непереработанных минералов и их комбинаций. Подходящие непереработанные минералы включают кварцит и гранит, получаемый из геологических образований. Непереработанные минералы также могут относиться к материнской породе или следовым минералам. Предполагается, что отдельная композиция данной минеральной ваты не будет включать все из нижеперечисленных материалов. В Таблице 1 составлен список некоторых факультативных исходных материалов, наряду с процентным содержанием по сухому весу, который может составлять каждый исходный материал.

Таблица 2 показывает анализ оксидов послепотребительских образцов бетона от компании Vulcan Materials, расположенной в Лейк Блафф, Иллинойс, и послепотребительского кирпича, продаваемого под обозначением кирпичной крошки "А" экологической службой FeHog LLC из Чикаго, Иллинойс. Также показан анализ оксидов нескольких других исходных материалов, которые предположительно являются допустимыми в получении данной минеральной ваты, включая стеклобой и формовочный песок.

Стеклобой поступает в множестве форм, цветов, химических составов и марок. Источники включают любое связанное со стеклом обрабатывающее предприятие, коммерческую или промышленную утилизацию и муниципальный вывоз отходов. Предпочтительно, данный стеклобой представляет собой послепотребительское вторичное сырье, поскольку это обеспечивает наибольший вклад в вычисление балла LEED RC.

Химический состав является основные критерием для выбора стеклобоя в качестве исходного материала для данной минеральной ваты. Было проанализировано бесцветное стекло из потока бытового перерабатываемого материала и предположительно является подходящим материалом. Коричневое стекло также рассматривают как исходный материал. Стекло пирекс, боросиликатное стекло, зеркала и хрусталь избегают из-за их химических составов, включающих бор.

Отработанный формовочный песок является отходом процесса литья черных и цветных металлов литейного производства. Большинство, до 95%, этого материала вырабатывают в результате процесса литья из черных металлов. Автомобильная промышленность и ее поставщики являются основными производителями этого материала. Вычисления химического состава и Мк были выполнены согласно способам, описанным в данном документе, используя измельченные литейные формы от Resource Recovery Corporation из Америки, Куперсвилль, Мичиган. Этот материал предположительно является совместимым с получением данной минеральной ваты. Целые формы предпочтительны для работы вагранки.

Как показано в Таблице 2, послепотребительский бетонный материал имеет Мк меньше чем 1, что подобно шлаку. Чтобы использовать послепотребительский бетон и остаться в пределах диапазона целевого Мк от 1,00 до 1,20, предпочтительно используют комбинацию кварцита и/или кирпичной крошки, чтобы сбалансировать полученный химический состав минеральной ваты. Химический состав минеральной ваты является термином, который указывает на модуль кислотности (Мк) крученого волокнистого материала ваты. В данном производственном процессе осуществляли этапы для получения желаемого соотношения.

Мк кирпичной крошки превышает 100. Таким образом относительно небольшое количество кирпичной крошки в исходных материалах поддерживает целевой Мк при использовании большого количества шлака, бетона или других материалов с низким Мк. Данный исходный материал из послепотребительской кирпичной крошки предоставляет возможность снизить количество послепотребительского бетона, необходимого для получения существенных улучшений в значении LEED повторно используемых вкладов минеральной ваты.

Путем прибавления к исходным материалам и, в частности, замены непереработанных минералов вторичным сырьем, предпочтительно послепотребительским бетоном, послепотребительской кирпичной крошкой или их комбинацией, минеральная вата, полученная настоящим способом, увеличивает LEED RC, свойственный конечному минераловатному продукту. LEED баллы вычисляют, используя следующую формулу:

LEED RC=X+(0,5×Y).

В этой формуле LEED RC является LEED повторно используемого вклада, общеизвестным как LEED баллы, причем X представляет собой процент послепотребительского повторно используемого содержимого, a Y представляет собой процент послепромышленного повторно используемого содержимого. Предпочтительно использовать послепотребительский бетон, послеавляемый в местном масштабе от стоительтва и проектов по демонтажу автомобильных дорог, восстановленный бетон, подготовленный бетон (то есть, измельченный, очищенный и отсортированный) и т.п. "Подготовленный" бетон представляет собой имеющийся в изобилии/подходящий источник, доступный обычно по всей стране (то есть, спецификации IDOT, ASTM D-448-08).

В Таблицах 3-4 перечислены различные соотношения исходных материалов, которые, как предполагается, предоставляют волоконный продукт минеральной ваты с подходящим Мк. Процентные содержания приведены на основе сухого веса. Команду поиска решения в меню - сервис Add-In® для программы работы с электронными таблицами Microsoft Excel® использовали для вычисления значений в Таблице 3 на основе теоретического набора ограничений в соответствии с желаемыми Мк и известными анализами оксидов. Исходные материалы, указанные в Таблицах 3 и 4, включают пригодную для повторного использования послепромышленную кирпичную крошку, пригодный для повторного использования послепотребительский бетон, шлак и непереработанный минерал кварцит.

На основе анализов оксидов этих известных материалов была разработана математическая модель для составления смесей минерального волокна, которые включают послепотребительский бетон, шлак и кирпичную крошку. Эти три материала были выбраны, потому что все три из этих материалов по природе являются либо послепотребительскими либо послепромышленными. По сути, при использовании этих трех материалов в некоторых случаях получают 100% пригодное для повторного использования минеральное волокно. Предполагается, что послепотребительскую кирпичную крошку предпочтительно заменять послепромышленной кирпичной крошкой, чтобы обеспечить улучшенную оценку балла LEED для данной минеральной ваты.

Во время испытаний смеси материалов были ограничены тремя составляющими из-за наладки существующих операций по изготовлению минерального волокна. Поскольку операции имели место на тот период, когда проводили испытания, четыре полных бункерных питателя добавляли материалы в вагранку. Материалы включали кокс (топливо вагранки), шлак, послепромышленную кирпичную крошку и кварцит. Чтобы включить послепотребительский бетон в заводские испытания, один из этих материалов должен был быть изъят из системы подачи бункера и заменен выбранным вторичным сырьем, послепотребительским бетоном. Так как кварцит является непереработанным материалом, он был естественным выбором для исключения. Однако, если является желательным длительное использование бетона, рекомендуется добавление дополнительного накопительного бункера и питателя с целью назначения для послепотребительского бетона.

Для образования математической модели рецептуры, как отмечалось ранее, применяли команду поиска решения в меню - сервис Add-In® для программы работы с электронными таблицами Microsoft Excel. Используя этот инструмент, была разработана модель, чтобы оптимизировать смесь минерального волокна касательно особой целевой переменной, следуя определенным ограничениям. В частности ограничения были обеспечены для количеств отдельных оксидов, Мк, объединенных SiO2+Al2O3 и объединенных СаО+MgO. Ограничения, применяемые в модели, приведены в Таблице 5 и были образованы строгими пределами, обеспеченными в руководствах USG на основе международных стандартов по искусственному стекловидному волокну.

В Таблицах 6 и 7 перечислены процентные содержания исходных материалов послепотребительского бетона, шлака и гранита, которые приводят в результате к волокну минеральной ваты, обладающему подходящим Мк. Варианты рецепта Таблицы 6 согласованы с вариантами рецепта Таблицы 7.

В Таблицах 8 и 9 перечислены соотношения исходных материалов, которые включают послепромышленную кирпичную крошку, шлак, непереработанный минерал и от низкого к умеренному содержание бетона по сухому весу. Номер рецептуры является таким же как и значение LEED RC. В Таблице 7 показаны композиции исходных материалов, которые включают послепромышленную кирпичную крошку, послепотребительский бетон, шлак и кварцит. В Таблице 8 показаны композиции незначительно отличающихся исходных материалов, которые обеспечивают такие же значения LEED RC.

В Таблице 10 показаны соотношения исходных материалов, которые включают только послепромышленную кирпичную крошку и послепотребительский бетон. В этой рецептуре используют высокие концентрации бетона, и это позволяет производителю достигнуть высоких значений LEED RC, поддерживая в то же время целевые Мк. Кроме того, замечено, что кирпичная крошка может быть заменой для пригодного для повторного использования бетона, хотя Мк увеличивается.

В Таблице 11 показаны теоретические соотношения исходных материалов, которые включают послепотребительский бетон в широком диапазоне концентраций. В Таблице 12 показаны теоретические рецепты шихты Таблицы 11, но принимая во внимание LOI бетона. Мк поддерживают в диапазоне 1,0-1,5 для вычисления этих теоретических значений.

В одном варианте осуществления математическая модель рассчитала количества исходных материалов для целевого Мк ("Модельный Мк"), равного 1,056, и 5% послепотребительского бетона смеси. В Таблице 13 ниже показаны смеси исходных материалов, выраженные в терминах "количества минералов" и "рецептура вводимой шихты". "Количества минералов" соответствуют полученным в результате нормам расхода минералов после понижения LOI материалов, поступающих в вагранку, в то время как "рецептура вводимой шихты" соответствует массовой доле материалов, поступающих в вагранку перед воспламенением. Вторая смесь исходных материалов включала 10% послепотребительского бетона. Смотри Таблицу 13 ниже. Применяются те же самые определения терминов "количества минералов" и "рецептура вводимой шихты".

Были оценены полученные характеристики волокон. В Таблице 15 отображены физические характеристики испытуемого волокна, а в Таблице 16 отображен химический анализ волокна, как определено путем XRF по Walworth. У волокна обычно был немного больший диаметр волокна (4,5-5,6 микрон) по сравнению с контролем (4,6 микрон). Относительно содержания твердых включений у испытуемых материалов, как было показано, было более низкое общее содержание твердых включений по сравнению с контролем. Однако, нужно отметить, что испытание, возможно, проводили медленнее, чем контроль, что также повлияло бы на общее содержание твердых включений. Значение микронейра было незначительно выше чем у контроля, что указывает на более высокую пористость на единицу веса.

Относительно химического анализа, показанного в Таблице 14, Мк испытуемых материалов был близким к материалу контроля и в пределах приемлемого диапазона Мк USG минерального волокна. Пока Мк был выше, чем у предварительно вычисленной модели, это было все еще относительно близко и в пределах допустимого диапазона для использования продукта. Данный материал соответствовал всем стандартным требованиям касательно USG минерального волокна и был успешно использован в производстве Sandstone™ без каких-либо установленных проблем, связанных с производством.

В другом варианте осуществления математическая модель была настроена на целевые рецептуры с 10% и 15% послепотребительского бетона. Поскольку фактический Мк первого варианта осуществления, как было показано, выше значения, предварительно вычисленного моделью, цель модели была снижена при образовании смесей для этого варианта осуществления. Время цикла загрузки в этом варианте осуществления также увеличилось по сравнению с контролем. В Таблице 17 ниже показаны смеси исходных материалов, выраженные в терминах "количество минералов" и "рецептура вводимой шихты", включая 15% послепотребительского бетона. Вторая смесь исходных материалов включала 20% послепотребительского бетона. Смотри Таблицу 16 ниже.

Полученные в результате волокна минеральной ваты обладали свойствами, как описано в Таблицах 19 и 20. Диаметры волокон были больше, и общее содержание твердых включений было, в общем, сравнимо или меньше, чем материалов контроля. Считается, что уменьшение в содержании твердых включений связано с более медленной работой вагранки по сравнению со стандартным производством. Волокно было в пределах приемлемого диапазона Мк от 1,00 до 1,20. Фактический Мк волокон, и в этом случае, был больше, чем у модельного предварительного вычисления приблизительно на 0,11-0,15. Таким образом, предполагается, что будущие модели будут созданы с учетом этого отклонения.

Несмотря на то, что наблюдалось сокращение производительности производства минерального волокна в вариантах осуществления, описанных выше, LEED RC потенциал данного волокна, как ожидают, окупит повышенную стоимость производства.

В Таблице 21 показана предлагаемая смесь минерального волокна, включающая послепотребительскую кирпичную крошку. Выбор пригодного для повторного использования кирпича, который является послепотребительским, как ожидается, обеспечит значительное уменьшение использования требуемого послепотребительского бетона. Волокно с 60% LEED RC, как ожидается, будет получено со значительным улучшением производительности вагранки для обеспечения минерального волокна с высоким LEED RC. Применение такого послепотребительского пригодного для повторного использования кирпича требует всего 12,6% минералов бетона для достижения волокна с 60% LEED RC по сравнению с 20% минералов бетона, необходимых при использовании источника послепромышленного кирпича. Есть вероятность, что такое использование бетона может не быть столь же вредным для производственных операций.

Способ образования данной минеральной ваты включает объединение нескольких исходных материалов, включая пригодный для повторного использования бетон и пригодную для повторного использования кирпичную крошку. Объединенные исходные материалы обрабатывают для образования минераловатного продукта, имеющего модуль кислотности в установленном диапазоне. Предполагается, что непереработанные минералы могут быть полностью исключены и минеральная вата может быть скручена исключительно из пригодного для повторного использования бетона и пригодной для повторного использования кирпичной крошки. Дополнительно рассмотрено, что пригодное для повторного использования стекло или пригодный для повторного использования формовочный песок могут быть использованы в производстве минеральной ваты.

В другом варианте осуществления способ образования продукта из минеральной ваты включает объединение послепотребительского пригодного для повторного использования бетона, составляющего процент по сухому весу исходных материалов в диапазоне 12%-84%, и следовых минералов, которые составляют процентное содержание по сухому весу исходных материалов в диапазоне 2%-4%. Исходные материалы смешивают, а затем нагревают для образования жидкости. Жидкость выдувают с образованием минераловатного продукта, имеющего модуль кислотности (Мк) в пределах диапазона от 1,0 до 1,5, как описано выше.

В еще одном варианте осуществления способ образования минеральной ваты включает объединение множества исходных материалов. Особенность данного способа состоит в том, что исходные материалы включают послепотребительское вторичное сырье, предпочтительно послепотребительский бетон, послепотребительскую или послепромышленную кирпичную крошку, комбинацию послепотребительских материалов или комбинацию после потребительских и послепромышленных материалов. Типичным источником послепотребительского бетона являются обломки от реконструкции дорог и проектов сноса зданий. Послепотребительский бетон является относительно свободным от загрязнений, таких как арматурная сетка, арматурные стержни (арматура) и асфальт. Типичным источником послепотребительской кирпичной крошки являются отходы огнеупорного кирпича.

Как только исходные материалы выбраны, их обрабатывают с образованием минераловатного продукта с применением общепринятых технологий, таких как те, что описанные в патентах США №2020403; 4270295 и 5709728, все из которых включены посредством ссылки. Объединенные ингредиенты имеют модуль кислотности (Мк)в предопределенном диапазоне. Предпочтительно, когда Мк представляет собой и предварительно установленные соотношения изменяются в диапазоне от 1,0 до 1,5, и более предпочтительно от 1,0 до 1,2, более предпочтительно от 1,01 до 1,15.

После объединения ингредиенты перемещают в подходящую печь, например вагранку, и нагревают до температуры в диапазоне от 1400°C до 2000°C, затем выдувают при помощи воздуха или пара с образованием минераловатного волокна, как известно в отрасли. Настоящее изобретение не ограничено печью типа вагранки. Другие печи, такие как электропечь или плавильная печь с погружным горением, работали бы точно также. Материал, применяемый в вагранке, требует определенного задания размеров продукта для обеспечения надлежащей вентиляции и сгорания потока воздуха. Электропечи или плавильные печи с погружным горением вмещают материалы любого размера, вплоть до размера зерен песка. Типичное задание размеров вагранки составляет 7,5-10 см (3-4 дюйма)/10-15 см (4-6 дюйма).

Данная минеральная вата особенно подходящая для применения в продуктах, включающих, например, звукопоглощающие панели, строительные панели, рыхлую минеральную вату и набивки из минеральной ваты. Панели часто используют в качестве потолочных панелей в зданиях, таких как дома и офисы, где желаемым является поглощение звука.

Несмотря на то, что особые варианты осуществления данной минеральной ваты, связанного продукта и связанного способа получения были описаны в настоящем документе, специалисты в данной области примут во внимание, что изменения и модификации могут быть сделаны без отклонения от настоящего изобретения в его более широких аспектах и как указано в нижеследующей формуле изобретения.

1. Минеральная вата, содержащая вторичное сырье, причем модуль кислотности указанной минеральной ваты определен как , и указанная минеральная вата характеризуется модулем кислотности от 1.0 до 1.5 по массе, и причем SiO2 находится в диапазоне от 36% до 44% по массе, Al2O3 находится в диапазоне от 8.0% до 14% по массе, MgO находится в диапазоне от 4% до 13% по массе, и СаО находится в диапазоне от 32% до 44% по массе, и причем указанная минеральная вата образована волокнами диаметром от 4.5 до 5.6 мкм.

2. Минеральная вата по п. 1, где указанное вторичное сырье выбирают из группы, состоящей из послепромышленного вторичного сырья, послепотребительского вторичного сырья или их комбинации.

3. Минеральная вата по п. 2, где вторичное сырье выбирают из группы, состоящей из шлака, послепотребительского бетона, послепотребительской кирпичной крошки, послепромышленной кирпичной крошки, стеклобоя, формовочного песка и их комбинаций.

4. Минеральная вата по п. 1, дополнительно содержащая непереработанные минералы, процентное содержание которых по сухому весу находится в диапазоне 2%-4%.

5. Способ образования минеральной ваты, который включает стадии, на которых:
выбирают по меньшей мере одно вторичное сырье, причем указанное вторичное сырье включает шлак; послепотребительский бетон; кирпичную крошку, состоящую из послепотребительской кирпичной крошки, послепромышленной кирпичной крошки или их комбинации; стеклобой, послепотребительский формовочный песок и их комбинации;
объединяют множество исходных материалов, включая по меньшей мере одно указанное вторичное сырье, с достижением модуля кислотности в указанной минеральной вате от 1.0 до 1.5 по массе, причем модуль кислотности в минеральной вате определен как , и причем SiO2 находится в диапазоне от 36% до 44% по массе, Al2O3 находится в диапазоне от 8.0% до 14% по массе, MgO находится в диапазоне от 4% до 13% по массе, и СаО находится в диапазоне от 32% до 44% по массе; и перерабатывают объединенные исходные материалы с образованием минеральной ваты по п. 1, где указанная переработка включает этапы, на которых:
нагревают объединенные исходные материалы с образованием жидкости;
охлаждают жидкость; и
выдувают жидкость по мере ее охлаждения с образованием указанной минеральной ваты.

6. Способ по п. 5, где исходные материалы дополнительно содержат непереработанные минералы, процентное содержание которых по сухому весу находится в диапазоне 2%-4%.

7. Продукт, состоящий из минеральной ваты по п. 1, где указанный продукт включает звукопоглощающую потолочную панель, рыхлую минеральную вату и набивки из минеральной ваты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиту минеральной ваты, который используется в качестве изоляционного материала. .

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов при плавлении сырья в печах-вагранках, а именно к производству минеральной ваты, используемой для тепло- и звукоизоляции.

Изобретение относится к жаростойким волокнам, полученным золь-гельным методом, которые могут быть использованы в качестве термоизолирующих материалов, например, в опорных конструкциях тел катализаторов для борьбы с загрязнением окружающей среды в автомобильной системе каталитического дожигания выхлопных газов и фильтров для твердых частиц в отработанных газах двигателя.
Изобретение относится к области производства фибры базальтовой, предназначенной для трехмерного упрочения и повышения в несколько раз стойкости фибробетона (по сравнению с железобетоном) к растрескиванию, изгибающим и разрывным нагрузкам, создает необходимый запас прочности и способствует сохранению целостности конструкции при сквозных трещинах, а также позволяет значительно уменьшить общий вес строительных конструкций.

Изобретение относится к области искусственных минеральных ват. .

Изобретение относится к области искусственных минеральных ват. .
Изобретение относится к области производства непрерывных и шпательных минеральных волокон из расплава базальтовых горных пород с высокой прочностью, температурной и химической устойчивостью и может быть использовано в промышленности строительных материалов с тепло- и звукоизоляционными свойствами, энергетике и других областях.
Изобретение относится к области технологии силикатов, в частности к производству минеральной ваты. .

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности, к изготовлению пористых материалов, преимущественно минераловатных плит на синтетическом связующем и может быть использовано в производства волокнистых теплоизоляционных изделий.

Изобретение относится к способу и установке для получения минеральной ваты с использованием плазмы. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы установки и однородности волокон по форме и длине.

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком.

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя.

Изобретение относится к способу производства минеральной ваты, в котором минеральное сырье плавят в вагранке, при этом вагранка имеет шахту (11) для размещения сырья, нижняя часть упомянутой шахты (11) снабжена колосниковой решеткой (7), и под упомянутой решеткой (7) находится топочная камера (2), при этом топочную камеру (2) нагревают одной или несколькими горелками (6), причем горелку или горелки (6) снабжают жидким или газообразным топливом и кислородосодержащим газом.

Изобретение относится к области производства тепло- и звукоизоляционных волокнистых материалов способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя и может быть использовано при производстве штапельного полиэтилентерефталатного волокна и изделий из него, например, холстов или нетканого материала, способом раздува струи расплавленного аморфного полиэтилентерефталата потоком сжатого воздуха, а также волокнистых материалов и изделий из природного минерального сырья.

Изобретение относится к области производства волокнистых теплозвукоизоляционных материалов и может быть использовано при получении штапельного полиэтилентерефталатного волокна способом раздува струи расплавленного материала потоком энергоносителя.

Изобретение относится к устройствам получения минеральных волокон, в том числе базальтового волокна, которые находят широкое применение в машиностроении, текстильной, химической промышленности, стройиндустрии и других областях хозяйства.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для получения высокотемпературных минеральных и других расплавов в производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами и используемых в строительстве, машиностроении и др.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для получения высокотемпературных минеральных и других расплавов в производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами и используемых в строительстве, машиностроении и др.

Изобретение относится к химической, металлургической отраслям промышленности, а также к промышленности строительных материалов и может быть использовано для эффективного слива минеральных и других расплавов из плавильных печей, в частности при производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных строительных материалов из силикатных расплавов. Брикетированная шихта для изготовления минерального волокна содержит мелкодисперсные отходы переработки гранита фракции менее 0,16 мм с содержанием оксида кремния менее 60%, мелкодисперсные отходы переработки доломита и цемент при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы переработки гранита 70-75, отходы переработки доломита 20-25, цемент 5-6. Техническим результатом изобретения является повышение температуроустойчивости волокна и снижение показателя pH (водостойкости). 3 табл.
Наверх