Способ грануляции силикатных стекол

 

СПОСОБ ГРАНУЛЯЦИИ ClfflllKATНЫХ СТЕКОЛ путем нагрева и резкого охлаждения водой, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса и улучшения гранулометрического состава, нагрев осуществляют до температуры, в 2-3 раза превышающей его термостойкость .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (19) ()1) 4(51) С 03 .С 12/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАМ изои етений и отнРытий (21) 3563841/29-33

: (22) 16.03.83 (46) 23.04.85. Бюп. N 15 (72) Н.И. Павлушкин, Б.И.Белецкий и А.С. Быков (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технолоГический институт им. Д.И. Менделеева (53) 666. 189.212(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 783255, кл. С 03 С 12/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 715521, кл. С 03 С 12/00, 1980 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ГРАНУЛЯЦИИ СИПИКАТНЫХ СТЕКОЛ путем нагрева и резкого охлаждения водой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса и улучшения гранулометрического состава, нагрев осуществляют до температуры, в 2-3 раза превышающей его термостойкость.

1151522

Изобретение относится. к промыпшенности строительных материалов, в частности к способам грануляции промышленного и бытового стеклобоя с целью получения порошкообразных и гранулированных стекол, которые применяются для производства декоративно-облицовочных материалов типа стеклокремнезит, в качестве наполнителей бетонов как легкоплавкие до- 10

) бавки в производстве цементов, изделий из керамики и т.п.

Известен способ механического дробления и помола стекол и других неорганических материалов который является универсальным и обеспечивает получение порошков и гранулятов любого заданного гранулометрического состава (1) .

К недостаткам данного способа относятся большая материалоемкость дробильно-FToMoJIbHoro оборудования, его сильный износ вследствие абразив ного воздействия обрабатываемых материалов и образование большого 25 количества пыли, что ухудшает условия труда и требует применения специальных мер защиты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому.способу грануляции является водная грануляция сливом расплава стекла в холодную воду.

Сущность данного способа грануляции стекла заключается в следующем.

Стеклобой в количестве 25-307 в сме35 си с шихтой, которая включает песок, соду, глинозем, и другие, компоненты, загружается в стекловаренную печь непрерывного действия, где образуется однородный расплав стекла.

Далее расплав с помощью струйных питателей подается на сливнше лотки, где он орошается водой и по лотку направляется в ванну с водой. Вследствие резкого охлаждения стекло дробится и превращается в гранулы. Для получения гранул размером 1 — 8 мм контролируют количество подаваемой на лоток воды и коли- чество поступающего из питателя рас° плава стекла, Полученный стеклогранулят сушат и классифицируют по гранулометрическому составу (2) .

Недостатком известного способа грануляции является значительная

55 неоднородность стеклогранулята по гранулометрическому составу. Кроме того, водная высокотемпературная грануляция стекол обладает большой энергоемкостью, обусловленной необходимостью получения расплава стеко ла при температурах порядка 1500 С и abide. В зависимости от типа обрабатываемого стекла и конструкции стекловаренной печи удельный расход

/ тепла на 1 xr стеклогранулята находится в пределах от 10000 до 25000 кДж

Длительность -процесса варки стекла колеблется от 10 до Зб ч в зависимости от вида стекла и тила стекловаренной печи.

Цель изобретения — снижение энергоемкости процесса и улучшение гранулометрического состава.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу грануляции силикатных стекол путем нагрева и резкого охлаждения водой, нагрев осуществляют до .температуры, в 2 — 3 раза превьппающей его термостойкость.

В результате термоудара в твердом стекле возникают напряжения, которые превышают предел его прочности. Стекло покрывается сеткой тре- щин и разрупиется на мелкие гранулы округлой формы. Стекло не имеет определенной температуры плавления и его переход из твердого в жидкое состояwe проходит постепенно по мере уменьшения вязкости при повышении температуры. Температурный интервал перехода стекла иэ твердого в жидкое состояние называется интервалом трансформации стекла и характеризуется резким скачкообразным изменением всех его свойств. В условиях повышения температуры стекло достигает максимального теплового расширения до начала интервала трансформации, когда оно еще является твердым телом.

Выше интервала трансформации тепловое расширение стекла меньше по величине по сравнению с величиной теплового расширения ниже этого интервала.

Стекла с высоким тепловым расши-. рением особенно склонны к возникновению поверхностных напряжений при охлаждении, которые могут послужить причиной возникновения трещин и последующего разрушения. В качестве критерия" процесса разрушения стекла низкотемпературным термоударом до интервала трансформации берут его термостойкость. Полученные экспериментальные результаты показывают., что при рабочих температурах ниже

1151522

2 Д ., где д (— термостойкость стекла, образць1 разрушаются на неоднородные по размеру куски, часто с острыми режущими краями.

При рабочей температуре термоудара 2 — 3 а1 стекло покрывается мелкой сеткой трещин и разрушается по типу закаленных стекол на округлые и однородные по размеру гранулы. Увеличение рабочей темпе1О ратуры выше 3 at вплоть до температуры размягчения не изменяет характера разрушения стекпа и не вызывает существенного изменения гранулометрического состава стеклогранупята. Таким образом, температура нагрева. обрабатываемого стекла в пределах 2 — 3 является достаточной дпя получения качественного и однородного по гранулометрическому составу стеклогранулята.

Достоинствами предлагаемого способа грануляции низкотемпературным термоударом промышленных и бытовых отходов стекла являются его низкая

ЗО по сравнению с известными способами энергоемкость, доступность технологичеакого оборудования, равномерность гранулометрического состава конечного продукта и отсутствие стеклянной пыли в производстве.

Способ обеспечивает высокое содержание в грануляте фракций размером от 1 до 6 мм, являющихся оптима ;ьными, в частности, для производства по порошковой технологии материалов типа "стеклокремнезит" методом спекания гранулированных стекол.

Грануляции ниэкотемнературным термоударом подвергают куски стекла 40 и иэделия из листового оконного, тарного, электротехнического, оптического и медицинского стекол. Вес обрабатываемых образцов изменяется от 50 г .до 3 кг, толщина стенки 45 образцов находится в пределах — 50 мм.

Полученные результаты показывают, .что грануляции низкотемпературным термоударом могут подвергаться 50 практически все виды отходов промышленных .стекол. Гранулометрический состав стеклогранупята не проявляет зависимости от веса и размеров исход ных образцов стекла. Технологическая схема грануляции ннзкотемпературным термоударом включает следующие операции: нагрев стекла до рабочей температуры, в 2-3 раза превышающей его термостойкость в газовой ипн электрической термокамере периодического ипи непрерывного действия; сброс нагретого стекла в заполненную водой приемную ванну гранулятора, сушка разрушенного стекла и его обработка на валковой или щековой дробилке с целью калибровки на максимально допустимый размер гранул, классификация стеклогранулята по фракциям.

Определение рабочей температуры термоудара дпя электротехнического стекла Домен-2, имеющего термостойо кость 140 С. Испытаниям подвергают светильники и линзы с толщиной стенки до 8 мм и весом до l кг. Результаты испытаний представлены в табл. 1. Нагрев образцов проводят в электрической печи в течение 30 мин.

Приведенные результаты испытаний стекла Домен-2 показывают, что при рабочей температуре печи в 2"2,5 раза превьпиающей термостойкость стекла, характер разрушения образцов не меняется. Рабочая температура термоудара 350 С.

Затем проводят сравнительный анализ стеклогранулятов состава Домен-2

У полученных водной гранупяцией расплава стекла от 1400 С и низкотемо пературным термоударом в 350 С (2,5 61) . Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Общий выход фракций с размером зерен от 1 до 6 мм в стекпогрануляте, полученном низкотемпературным термоударом, составляет 81,7Х. В стеклогранупяте, полученном высокотемпературным термоударом при охлаждении расплава, выход этих фракций находится на уровне 60Х. В целом стеклогранулят, полученный по предлагаемому способу грануляции, имеет более однородный гранупометрический состав и содержит значительно меньшее количество пыпевидных фракций.

С целью определения применимости предлагаемого способа грануляции дпя обработки различных видов отходов стекла испытаниям подвергают стекла различного химического состава.

Рабочую температуру термоудара принимают в пределах от 2,5-3,0 Ь1".Длительность цикла нагревания зависит от толщины испытуемых стекпоиэделий, химического состава стекла и типа

1151522 печи.

Применение предлагаемого способа грануляции стекол низкотемпературным термоударом.способствует решению таких важных проблем народного хо- 5 эяйства, как утилизация невозвратного стеклобоя, создание замкнутой технологии производства изделий иэ стекла, снижение энергоемкости производства и уменьшение загрязнения окружающей среды промышленными и бытовьики отходами стекла.

Таблица

Характер разрушения образца и размер образующихся гранул

Отношение рабочей температуры печи к термостойкости стекла

Образец

1,50

210

1 75

245

2 00

280

Размер гранул 1-6 мм

350

2,50

400

2,85

3,00

420

490

3,50

4,00

560

Таблица 2

Размер зерен, мм

Содержание фракций в грануляте, X

Фракция из расплава термоударом в 350 С

6,0

8,70

Нет

48,20

33,53

25,60

33,50

19,06

13, 14

9,83

8,44

0,3-0,5

ВПИППМ Зака-. 2244 15 Тиоал 457 Пололоаов

Рлллао ППП Патлат, г. Улгорол, ул.Провктааа,4

Рабочая температура печи, С

3-6, О

1-3,0

О, 5-1,0

Длинные трещины, раскол, неравномерное разрушение на куски размером 25-60 мм

Неравномерное разрушение на куски размером 8-50 мм

Равномерное разрушение на округлые гранулы раз-, мером 2-10 мм

Размер гранул 1-5 мм

Размер гранул 0,8-5 мм

Размер гранул 0,5-5 ьм

Размер гранул 0,5-5 мм