Способ дробления силикатных стекол

 

Использование: в промышленности строительных материалов для получения при дроблении порошкообразных и гранулированных стекол, которые применяются для производства декоративно-облицовочных материалов типа стеклокремнезит в качестве наполнителей бетонов и как легкоплавкие добавки в производстве цементов, изделий из керамики. Сущность изобретения: способ силикатных стекол путем нагрева и резкого охлаждения стекла в жидкой рабочей среде, в качестве которой используют водные растворы электролитов, которые доводят до температуры, не превышающей 60°С, нагрев стекла осуществляют до температуры, в 1,5-4,0 раза превышающей его термостойкость, после чего проводят резкое охлаждение стекла в водном растворе электролитов. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к способам дробления промышленного и бытового стеклобоя для получения порошкообразных и гранулированных стекол, которые применяются для производства декоративно-облицовочных материалов типа стеклокремнезит, в качестве наполнителей бетонов, как легкоплавкие добавки в производстве цементов, изделий из керамики и т.п.

Известен способ грануляции стекла, заключающийся в том, что стеклобой в количестве 25-30% в смеси с шихтой, которая включает песок, соду, глинозем и другие компоненты, загружается стекловаренную печь непрерывного действия, в которой образуется однородный расплав стекла, который с помощью струйных питателей подается на сливные 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 количество поступающего из питателя расплава стекла. Полученный стеклогранулят сушат и классифицируют по гранулометрическому составу.

Недостатком данного способа грануляции является значительная неоднородность стеклогранулята по гранулометрическому составу. Кроме того, водная высокотемпературная грануляция стекол обладает большой энергоемкостью, обусловленной необходимостью получения расплава стекла при 1500^оС и выше. В зависимости от типа обрабатываемого стекла и конструкции стекловаренной печи удельный расход тепла на 1 кг стеклогранулята находится в пределах 10000 25000 кДж. Длительность процесса варки стекла колеблется от 10 до 36 ч в зависимости от вида стекла и типа стекловаренной печи.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ грануляции силикатных стекол путем нагрева и резкого охлаждения водой, при этом нагрев стекла перед его охлаждением осуществляют до температуры, в 2-3 раза превышающей его термостойкость.

Недостатком этого способа также является значительная неоднородность стеклогранулята по гранулометрическому составу.

Наиболее промышленно применимым является предлагаемый способ дробления силикатных стекол, который лишен недостатков, указанных в выше упомянутых аналогах, обеспечивает при дроблении получение однородного стеклогранулята по гранулометрическому составу и является более эффективным, так как предусматривает перед дроблением стекла сбор ртути из ртутьсодержащего стекла.

Промышленная применимость способа обеспечивается совокупностью признаков, представляющих собой нагрев и резкое охлаждение стекла в жидкой рабочей среде, при этом в качестве жидкой рабочей среды используют водные растворы электролитов, которые доводят до температуры, не превышающей 60^оС, нагрев стекла осуществляют до температуры, в 1,5 4,0 раза превышающей его термостойкость, после чего проводят резкое охлаждение стекла в водном растворе электролитов. Кроме того, ртутьсодержащее стекло при нагреве до температуры, в 1,5 4,0 раза превышающей его термостойкость, охлаждают в водном растворе электролитов после выделения ртути и сбора ее в абсорбере.

В результате термоудара в твердом стекле возникают напряжения, которые превышают предел его прочности. Стекло покрывается сеткой трещин и разрушается на мелкие гранулы округлой формы.

Стекло не имеет определенной температуры плавления и его переход из твердого в жидкое состояние проходит постепенно по мере уменьшения вязкости при повышении температуры.

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 расширением 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 1,5 Δ t, где Δ t термостойкость стекла, образцы разрушаются на неоднородные по размеру куски, часто с острыми режущими краями.

При рабочей температуре термоудара (1,5-4,0) Δ t стекло покрывается мелкой сеткой трещин и разрушается по типу закаленных стекол на округлые и однородные по размеру гранулы.

Увеличение рабочей температуры выше 4,0 Δ t вплоть до температуры размягчения не изменяет характера разрушения стекла и не вызывает существенного изменения гранулометрического состава стеклогранулята.

Таким образом, температура нагрева обрабатываемого стекла в пределах (1,5-4,0) Δ t является достаточной для получения качественного и однородного по гранулометрическому составу стеклогранулята.

Достоинствами предлагаемого способа грануляции низкотемпературным термоударом промышленных и бытовых отходов стекла являются его низкая по сравнению с известными способами энергоемкость, доступность технологического оборудования, равномерность гранулометрического состава конечного продукта и отсутствие стеклянной пыли в производстве.

Способ обеспечивает высокое содержание в грануляте фракций размером 1 6 мм, являющихся оптимальными, в частности, для производства по порошковой технологии материалов типа стеклокремнезит методом спекания гранулированных стекол.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ДРОБЛЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ путем нагрева и резкого охлаждения стекла в жидкой рабочей среде, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды используют водные растворы электролитов, которые доводят до температуры, не превышающей 60^oС, нагрев стекла осуществляют до температуры, в 1,5 4,0 раза превышающей его термостойкость, после чего проводят резкое охлаждение стекла в водном растворе электролитов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что силикатное стекло, контактирующее с ртутью, при нагреве до температуры, в 1,5 4,0 раза превышающей его термостойкость, охлаждают в водном растворе электролитов после выделения ртути и сбора ее в адсорбере.