Способ получения пеностекла

 

СОК)Э СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

I (19) (И) 1744071 А1 (53)5 С О С 11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ .ГКНТ СССР (21) 4750731/33 (22) 19.10.89 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Минский научно-исследовательский институт строительных материалов (72) Б.К. Демидович, Н.П. Садченко, С.С. Титова, A.8 Дубинка, П.8. Шипук, Л.Н. Кирик и К.ф. Красько (53) 666.189.3(088.8) (56) Китайгородский И.И., Кешишян Т.Н.

Микропористое пеностекло ПАМ 82, 1983, и 4, с. 619-621.

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использо вано при изготовлении пеностекла.

Известен способ получения пеностекла, включающий приготовление суспенэии стекла путем измельчения стекла в растворе соды или в водной суспензии углеродистого газообразователя, сушку приготовленной суспензии, вспенивание и отжиг.

Совместный помол стекла и углеродсодержащего газообразователя позволяет получить при формовом способе производства пеностекло с низкими водопоглощением, паропроницаемостью и сорбционной влажностью, При бесформовом способе производства (получение пеностекла на конвейерной ленте) наличие окислительной среды в печи препятствует получению высококачественного пеностекла из промежуточного, продукта, приготовленного по известному способу. При дан2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА (57) Использование: в строительных материалах и может быть использовано при изготовлении пеностекла. Сущность изобретения: получение пеностекла осуществляют путем помола стекла и углесодержащего газообразователя при

40-80 С и/или в щелочной среде с рН 0 1О,О с образованием суспензии с рН, равным 10,2-14,0 гелеобразования до получения пасты с влажностью

33,6-57,7"ь, вспенивания и отжига. ном способе производства суспензия стекла представляет собой дисперсию стекла, поверхностный слой частиц которого покрыт кремниевыми кислотами и солями. Данная суспензия агрегативно неустойчива: под действием гравитации происходит интенсивная седментация стекла, что вызывает трудности в осуществлении техпроцесса (осаждение стекла в мешалках, насосах).

Кроме того, в начальный период спекания происходит интенсивная отдача оставшейся после частичной сушки влаги золем поликремниевых кис.лот, что повышает реакЦионную способность углеродистых,гаэообразователей, снижает парциальное давление водяного пара при последующем спекании и вспенивании и тем самым способствует окислению углерода гаэообразователя в печной среде, в результате нарушается структурная однородность пено174407 стекла и ухудшаются теплофизические показатели.

Цель изобретения — получение пеностекла бесформовым способом.

Цель достигается тем, что соглас5 но способу помол стекла и углеродсодержащего газообразователя осуществляют при 40-80 С и/или в щелочной среде с рН > 10,0 с образованием суспензии с рН 10,2-14,0, а гелеобразование ведут до получения пасты с влажностью

33,6-57,73.

При мокром измельчении стекла происходит гидролиз солей кремниевых

15 кислот. В результате среда суспензии от нейтральной изменяется до щелочной (рН 9,0-9,5), а поверхностный слой частиц стекла покрывается аниод. нами типа SiO>, SiO<, Si<0<. Частиць> 2О стекла, находэщиеся в щелочной золе кремниевых кислот с рН среды 8,0-10,1, агрегатирно неустойчивы, что приводит к разделению фаз и выпадению осадка стекла. Перевод такой суспензии в гель с содержанием 33,6-57,7% воды и з рест ным и способа ми не воз мож ен, та к как при этом происходит выпадение осадка и разделение фаз ° Повышение рН среды суспензии выше 10,2 приводит

> образованию устойчивых дисперсных коллоидных частиц поликремниевой кислоты. Такое повышение рН среды достигается лиЬо при мокром помоле стекла и газообразователя (рН среды более

10,0), либо их измельчением при 3S

40-80 С, а также при совмещении этих операций. <роме того, в процессе измельчения . компонентов в щелочной среде (рН р 10,0) происходит механохимическая активация углеродсодержащего газо" образователя, приводящая к образованию хемосорбционнь>х соединений, которые При помоле влияют на изменение .рН среды, а впоследствии, при спекании пенообразующей смеси, препятству- ет интенсивному окислению углерода в печной среде..

Приготовленная подоЬным образом суспензия стекла и углеродсодержащего газообразователя способна к медленной коагуляции на воздухе вследствие взаимодействия компонентов золя с СО атмосферы. При этом не происходит седиментация частиц стекла, а вся вода 55 связывается гелем поликремниевых кислот, рН среды снижается от первоначального значения (10,2-14,0) на

1. 4

0,4-0,8 за счет образования бикарбоната натрия. При этом происходит агрегатирование части ц, вызывающих повышение вязкости и в конечном счете, образование пасты. Превращение суспензии в пасту с сохранением введенной при помоле воды при нормальной температуре происходит в течение

2-4 ч.

Ускорение процесса превращения суспензии в пасту достигается добавкой электролитов при помоле в количестве десятых долей процента, например

ЯаС1, К2СО . Поли мери за ция кремниевых кислот усиливается за счет введенных ионов металла. Мгновенное превра" щение суспензии в пасту достигается добавлением в приготовленную суспензию раствора кислоты до получения рН среды 6,>-8,0, при этом возможно введение как концентрированных, так и разбавленных растворов кислот, наприМер H>P0+, HNO>.

Паста получена следующими приемами: выдержка суспензии с рН среды

10,2-14,0 на воздухе в течение 2-4 ч; добавка электролитов при помоле с последующей выдер>ккой суспензии с рН среды 10,2-14,0 на воздухе в течение

1-2 ч; введение кислоты в суспензию с рН среды 10,2-14,0 до получения рН среды 6,5-8,0; содержит в составе

33,6-57, 73 воды. При этом она удобоукладываема и не растекается в силу своей пластичности. Наличие в ней

33,6-57,7 ь воды создает парциальное давление водяных паров в печной атмосфере свыше 200 мм и препятствует окислению углерода пенообразующей смеси в печной среде.

Предлагаемый способ получения пеностекла реализован следующим образом.

Смесь из боя стенла листового состава (100 sec.ч.) и углеродсодержащего газообразователя (0,2-4,0 вес.ч.) в присутствии 3>-60 вес.ч. воды измельчают до получения суспензии (золя) стекла с рН среды 10,2-14,0.

Достижение рН среды 10,2-14,0 осуществляют иэмельчением исходных компонентов при 40-80 С или их измельченио ем в щелочной среде .с рН 10,0 или совместным осущест влением эти х операций. Далее приготовленную суспензию стекла превращают в пасту одним из следующих приемов: выдержка суспензии при комнатной температуре в те чение 2-4 ч; выдержка суспензии, пр>.

5 ;7440 готовленной в присутствии электролиа, при комнатной температуре B теение 1-2 ч; введение в суспензию аствора кислоты до получения рН сре-; ды 6,5- 8,0.

Приготовленную пасту слоем толщиной 25 мм подают на конвейерную ленту ,печи вспенивания.

Температурный режим термообработки пасты: спекание при 600-780 С в те. чение 20 мин; вспенивание при 870 С в течение 30 мин; резкое охлаждение до

500ОС в течение 10 мин:, стабилизация при 780 С 25 мин. Отжиг ведут от

520 С в течение 8,5 ч.

Свойства полученного пеностекла: плотность 150-!80 кг/м ; прочность на сжатие 0,8"2,2 МПа; прочность на изгиб 0,6-1,8 ИПа; теплопроводность 2О

0f0 -0,08 Вт/мК; водопоглощение

0,5-2,0 об.4, сюрбционная влажность .при Ц 973! 0,1-0,3 мас.4;,паропроницаемость 0,003 0,005 мг/м.ч Па.

В табл. 1 и 2 представлены парамет- 2 ры получения и свойства пеностекла со средними (примеры 1, 4, 7-10) и rpa" ничными (примеры 2,3,5,6) пределами, а тзк>не ниже (пример 11) и выше (пример 12) граничных пределов. Отражены также конкретные приемы получения.сусI .Пензии и пасты; на основе кокса литей. ного (примеры 1-8, 10,12) и сажи (при мер 9), введение электролитов при по" мола (примеры 7,8), пастообразование рыдержкой на воздухе (примеры 1-3, 7-9) и введением в суспензию раствоJ ра кислоты (примеры 4-6, 10).

Независимо от способа получения промежуточного продукта (выдержкой на воздухе или введением кислоты) наличие s нем связанной гелем поликремниевых кислот воды в количестве 33,657,7Ж позволяет. получить высококачест"венное пеностекло бесформовым способом из углеродсодержащих смесей. lS

Ф

Получить пасту с содержанием 33,6"

57, 74 Роды из суспензий с рН среды

71 6 Г;8 (пример 11) невозможно, поскольку Происходит осаждение стекла и гелеобразования не наблюдается. Только лишь после 120 ч выдержки на воздухе образуется полусухой гель стекла (9,.2 в.ч Н О) без признаков пластичности. Показатели свойств и структуры пеностекла,. полученного из такого геля, ухудшаются: при плотности 185250 к"/ì прочность на сжатие 0,$1,2 МПа, прочность на изгиб 0,40,8 МПэ, теплопроводность 0,0f0,09 Вт/м К, водопоглощение .4,1

6,0 об.3, сорбционная влажность 0,51,03, паропроницаемость 0,0100,014 мг/м ч Па. Также не высоки свойства и у пеностекла, полученного из пасты, приготовленной иэ суспенэии с рй среды 14,4 (пример 12). Достижение рН среды 14,4 потребовало введения ще" лочи в процессе помола, что привело к получению пеностекла с частично сооб- щающейся пористостью и, соответственно, к сни нению физико-механических показателей.

Таким образом, пеностекло с высокими эксплуатационными характеристиками бесформовым.способом целесообразно получать иэ промежуточного продукта для вспениваиия, приготовленного в виде пасты с содержанием воды в количестве 33,6-57,7, полученной из суспензии стекла и углеродсодержащего га" зообраэователя с рН среды 10,2-14,0.

Формула изобретения

Способ получения пеностекла, включа ющи и при готовление суспензии мокрым помолом стекла и углеродсодержащего газообразователя, гелеобразование, вспенивание и отжиг, о т л и ч а ю " шийся тем, что, с целью получения пеностекла бесформовым способом, по- мол стекла и углеродсодержащего газообразователя осуществляют. при 4080ОС и/или в щелочной среде с рН 10,0 с образованием суспензии с рН 10,214,0, а гелеобразование ведут до получения пасты с влажностью 33,6-57,73.

1 Ч4073 рМ суспензии

Вла госодер" мание пасты, в.ч.

Наименование и концент.рация рн пасПродолжительКоличестность во, в.ч.

9,6 33,6

2,0.

10,2

13,4 57, 7

4,0

14,0

13,2

33,6

10,2

14,0

57,7 }2,8 4S,0

12,7 . 49,9

132 . 30

853 H 1 0+ 0,2

9,7 9,2

12,0

9,8

48,0

7,5

Паста не образуется,наблюдается.се" диментацяя стекла,i сушка на воздухе

5,0

14,4

13,6 57,9

Состав пвнообраэующей.смеси, в.ч.

1 Стекло 100

Кокс литейный 4, 0

Вода 50

2 Стекло 100

Кокс литейный- 4,0.

Вода 39

3 .Стекло 100

Кокс литейный 4,0 " Вода 60

4 Стекло 100

Кокс литейный 4.0

Вода 50

5 Стекло 100

Кокс литейный 4,0

Вода 35

6 Стекло 100

Кокс литейный 4,0

Вода 60

7 Стекло 100

Кокс литейный 4,0

Вода 50

К,со 0,2

8 Стекло 100

Кокс литейный 4,0

NaC1 0,2

Вода 0, 9 Стекло 1ОО

Сажа 0,2

Вода 50

10 Стекло 100

Кокс литейный 4,0

Вода 50

l1.Стекло 100

Кокс литейный 4,0

Вода 33

12 Стекло 100

Кокс литейный 4,0

NaOH 3,0

Вода 62

Пас тообра зова ние

Выдержка на воздухе рм пас- Влагосоты держание и асты, в.ч

13,2 30 128 480

13,4 1,0 12,8 48,0

Табли ца 1

Добавление кислоты

6Я Hwo> 0,5 7,0 48,0

694 нноВ f,o 6,9 бэба нное 0,8 8,0

1744071 та блица

Прочность на изгиб, МПа

Сорбционная . влаж" иост ь при

97 ь, мас.3

Пример, N

Плот ност ь, Проч нос т ь кгlм на сжатие, МПа

Теплопро" водность, Вт/м К

Паропро" ницаемост ь мгlм ° ч Па

Водопоглощение, об.

Составитель С. Орлова

Техред Л.Олийнык

Корректор А. Обручар

Редактор М. Ьандура

Заказ 216/ Тираж Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

2

4

7

9

11

150-16 2

172-179

156-180

168-178

175-177

151-160

150-155

152-158

150-152 171-180

185-250

187-200

l,5-2,О

0,8"1,4

1,6"2,2

0,8-1,2

0,9-1„2

1,4-2, О

i,8-2,2

1,7-2,1

1,6-2,2

0,9-1,2

0,6" l, 2

О,б" 1,0

0,1-1,5

0,6-1, 2

1,2-1,8

0,6-1,0

0,7-1,0

1,0-1,5

1,4" 1,8

1,3-1,7

1, -1,8

0,6-1,0

0,.4-0,8

О,5-0,7

0,05-0,06

0,06-0;07

0,05-0,07

0,06-0,07

0,07-0,08

0,05-0,06

0,05-0,06

0,05-0,06

0,05-0,06

0,06-0,07

0,07-0,09

0,07-0,08

0,5" 1,0

1,0-2,0

0,5-0,8

1,2-2,0

1,5-1,8

0,7-1,2

0,5-0,6

0,5-0,7 о,5-о,6

1,6-2,0

4,1-6,0

5,0-9,2

0,1""0i2

o,i-o,3

0,1-0,2

0,2-0. 3

0,2-0 3

0i2"0,3

О,1"0,2

0il 0i2

0,1"0,2

0,2"0,3

0,5-1,0

0,7-1,2

0,003-0,004

0,004-0,005

0,003-0,004

0;004-0,005

0,004-0,005

0,003 0,004

0,003-0,004 о,о03-.ю,oo4 .

0,003-0,004

0,004"0,005

0,010-0,014

0,012-0,018