Шихта для производства пеностекла

Изобретение относится к способу производства пеностекла. Способ производства пеностекла включает перемешивание стеклобоя, оксида цинка и карбонатного газообразователя при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбонатный газообразователь 0,5-5,0, оксид цинка 0,5-1,5, стеклобой – остальное. Полученную смесь нагревают в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла, спекают в диапазоне температур от 620°С до 720°С, вспенивают в течение 25-40 минут в диапазоне температур от 720°С до 871°С с последующим охлаждением в диапазоне температур от 880°С до 30°С. Технический результат - повышение открытой пористости свойств и, как следствие, повышение водонасыщения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к стеклообразным пеноматериалам неорганической природы и может быть использовано в народном хозяйстве для роста новых растительных сред и для очистки, как сорбент.

Известны шихты для получения пеностекла, содержащие, мас. %: азотнокислый натрий 3,0…5,0; стекло - остальное, позволяющие получать пеностекла с сообщающимися порами (см. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1964, с. 148-154).

Наиболее близкой к предлагаемой является шихта для изготовления пеностекла, содержащая, мас. %: карбонатный газообразователь - 0,5…1,0, стекло - остальное. В качестве карбонатного компонента используют материалы, содержащие карбонаты кальция, известняк, природный и конверсионный мел. В качестве стекольного компонента используют, в частности, отходы стекольного производства, бой тарного и листового стекла 1 табл. состоит из оксидов SiO2, Fe2O3, CaO, MgO и др. в стеклообразном связанном состоянии (см. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М.: Высшая школа, 1989, с. 171-174). Получается пеностекло белого цвета с сообщающимися порами. Тонкая диспергация шихты (удельная поверхность 400…500 м2/кг) обеспечивает однородность и мелкую пористость структуры.

Техническим результатом изобретения является: повышение открытой пористости свойств, повышение водонасыщения, либо прочих сорбирующих свойств.

Это достигается тем, что Шихта для производства пеностекла включает стеклообразующий компонент и порошкообразные добавки, содержащие, в том числе карбонатный газообразователь. При этом в качестве порошкообразных добавок дополнительно используют оксид цинка, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

карбонатный газообразователь 0.5…5.0,
оксид цинка 0.5-1.5,
стеклообразующий компонент остальное.

Стеклообразующий компонент включает в своем составе оксид кремния 73.5%, оксид кальция 5-7%, оксид натрия 12,5-16,5%, оксид алюминия 1.5-2%, оксид калия 0.98% и оксид магния 1,5-2,5%.

В качестве порошкообразных добавок предпочтительно дополнительно добавляются вещества, семейства суперфосфатов - дикальций фосфат удобрительный.

Способ производства пеностекла включает перемешивание стеклообразующего компонента и порошкообразных добавок, содержащих в том числе карбонатный газообразователь, спекание полученной смеси, ее вспенивание и обжиг. При этом в качестве порошкообразных добавок используют оксид цинка, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

карбонатный газообразователь 0,5…5,0,
оксид цинкка 0,5-1,5%,
стекло остальное.

Способ заключается в следующем:

- нагрев смеси в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла,

- спекание смеси в диапазоне температур от 600-620°С до 720°С,

- вспенивание в течение 25-40 минут, в диапазоне температур от 720°С до 871°С,

- обжиг вспененного расплава, в диапазоне температур от 871°С до 880°С

- и охлаждение в диапазоне температур от 880°С до 30°С на выходе из печи.

В способе также в качестве порошкообразных добавок дополнительно добавляются вещества, семейства суперфосфатов

Повышение водоемкости и гидрофильности, изготовленного из сырьевой шихты с дополнительным введением оксида цинка, основано на особенностях процессов физического и физико-химического характера, происходящих при помоле и нагреве шихты.

Пеностекло, как и большинство керамики, естественно, гидрофобно. Поскольку гидрофобные поверхности не способствуют смачиванию и препятствуют капиллярной передаче влаги. Решение данной проблемы осуществляется при помощи добавления веществ способствующих изменению свойства поверхности, таким образом, чтобы сделать пеностекло более гидрофильными. Таким веществом может быть ZnO. Гидрофильный компонент обычно добавляют в небольших количествах, стандартно не менее 1,5 весовых процентов.

В процессе приготовления сырьевой шихты в результате совместного помола стекла и карбонатного газообразователя происходит существенное увеличение поверхностей контакта между реагирующими материалами.

Пеностекло, полученное из шихты, описанной выше, состоит из мелких одинаковых пор. В процессе декарбонизации карбонатной составляющей шихты пеностекла в пеностекле остаются свободные оксиды кальция и магния. Для связывания этих продуктов реакций в легкоплавкие соединения сырьевая шихта дополнительно содержит оксид цинка (ZnO) в свободном состоянии в количестве 0,5…1,5 мас. %. По результатам рентгенофазового анализа этот компонент эффективно связывает образующиеся оксиды кальция и магния при температурах вспенивания пеностекла в соединения типа CaO⋅ZnO, 2CaO⋅ZnO и др. При этом полученные пеностекла отличаются стеклованными стенками пор, что свидетельствует о повышенном содержании стеклофазы с наноразмерным поверхностным слоем, который обеспечивает высокое смачивание материала водой и другими полярными растворителями, обеспечивая гидрофильные поверхности. В результате этого водонасыщение таких образцов в 6…7 раз выше.

Химический состав стеклообразующего компонента включает в своем составе оксид кремния 73.5%, оксид кальция 5-7%, оксид натрия 12,5-16,5%, оксид алюминия 1.5-2%, оксид калия 0.98% и оксид магния 1,5-2,5%.

Пример получения пеностекла.

Сырьевой базой для получения пеностекла являются отходы стекольной промышленности, бой тарного и листового стекла, бой ампульного и кинескопного стекла и др.

Стеклобой - стеклообразующий компонент и карбонатный газообразователь (в нашем случае - мел Белгородского месторождения)

Процедуру подготовки и производства можно описать при помощи следующих шагов(общий для всех):

Метод 1 (получение пеностекольного материала с открытой пористой структурой, с нейтральными показателями, например для наполнителей фильтров, прочих адсорбентов и ионообменников):

1. Этап смешивания вспенивающего компонента, гидрофильный компонент (ZnO), а так же муки стеклообразующего компонента

- 5% вспенивающий компонент;

2. После смешивания материал на ленте заходит в печь, где производится спекание материала в диапазоне температур 600-720°С. При нагреве шихты происходит сначала размягчение частиц стекла (600…620°С), затем спекание частиц - образование стекломассы и образование дополнительных контактирующих поверхностей.

3. Далее происходит процесс вспенивания смеси в температурном диапазоне 720-871°С, до получения мягкой вспененной субстанции. При 800°С и выше активируются окислы стекла, в частности окись кремния вступает в реакцию замещения с карбонатным компонентом шихты (CaCO3+SiO2→CaO SiO2+CO2↑), т.е. наблюдается выделение газа, при этом формируются наиболее мелкие поры пеностекла, т.к. здесь реакция идет между наиболее

тонко дисперсными компонентами.

Далее при повышении температуры начинаются реакции разложения более крупных карбонатных частиц (СаСО3→СаО+СO2↑), которые, в основном, и формируют внутреннюю структуру массива получаемого пеностекла. После того как температура смеси достигает 787,78°С, стеклянная смесь будет смягченной настолько, что позволяет пропускать сквозь себя выделенный углекислый газ. Объем субстанции расширяется. Выход углекислого газа через стекломассы массы в первую очередь отвечает за формирование клеток и пор в нем. Вспенивание проводится в течение 25-40 минут времени, при максимальной температуре вспенивания, например, от около 720 до 871°С.

4. Далее наступает отвердение расплава (отжиг) при температуре 871-880°С

5. Этап охлаждения начинается при температуре 880°С

6. Сразу же после этого (немедленно) производится резкое охлаждение субстанции проточным воздухом нормальной(комнатной) температуры до получения итогового готового материала.

Стекло вспенивается до желаемой плотности и пористой структуры, температура печи быстро снижается до температуры, при которой приостанавливается вспенивание. Затем при помощи воздуха резко охлаждают до появления «термического шока» стекла, для того, чтобы образовалась хаотичную микроструктуру.

После дробления получаются камни неправильной формы, с общим объемом порового пространства не менее 65% (до 85%). Поры не замкнуты и имеют разветвленную структуру. Размер пор варьируется от 0,2 до 2 мм.

Плотность можно регулировать от около 0,4 г/см3 до, приблизительно, 0,26 г/см3.

Основные показатели пеностекла с открытой пористой структурой, полученного по методу 1. Таблица 1:

Метод 2 (получение открытой пористой структуры для материала, используемого как субстрат, фракционное удобрение пролонгированного действия):

Все процессы идентичны методу 1. Кроме этапа 1. На данном этапе, в качестве дополнительных компонентов, при смешивании добавляются вещества, например семейства суперфосфатов, для придания сильного агротехнического эффекта, длительного действия. Например дикальций фосфат удобрительный, химическая формула СаНРO4 - 2Н2O. В количестве 0,5-5% весовых процента. Для повышения влагоемкости материала, повышения гидрофильности стенок разветвленных открытых пор добавляется, например оксид цинка ZnO. В количестве 0,2-1,5 весовых процента.

В результате получаем после дробления камни с открытой пористой структурой, с воздухоемкостью не менее 60%, влагоемкость не менее 70%.

В порах находится готовый к растворению, например, дикальций фосфат.

Таблица 2 (Основные показатели пеностекла с открытой пористой структурой, полученного по методу 2)

1. Способ производства пеностекла, включающий перемешивание стеклобоя и порошкообразных добавок, содержащих в том числе карбонатный газообразователь, спекание полученной смеси, ее вспенивание и отжиг, отличающийся тем, что в качестве порошкообразной добавки используют оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:

карбонатный газообразователь 0,5-5,0
оксид цинка 0,5-1,5
стеклобой остальное

при этом производят:

- нагрев смеси в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла,

- спекание смеси в диапазоне температур от 620°С до 720°С,

- вспенивание в течение 25-40 минут в диапазоне температур от 720°С до 871°С,

- отжиг вспененного расплава в диапазоне температур от 871°С до 880°С

- и охлаждение в диапазоне температур от 880°С до 30°С на выходе из печи.

2. Способ производства пеностекла по п. 1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразных добавок дополнительно добавляются вещества семейства суперфосфатов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным конструкционным элементам. Элемент выполнен из отвержденной смеси, содержащей следующие компоненты, мас.

Изобретение относится к фракционному утеплителю из вспененного стекла для железнодорожного строительства. Способ производства утеплителя включает смешивание вспенивающего агента в количестве 0,5…5,0 мас.

Изобретение относится к пеностеклу. Шихта для получения пеностекла содержит, мас.

Изобретение относится к области получения облицовочного материала - пенодекора. Способ получения облицовочного материала - пенодекора - включает размол цветного стеклобоя с добавкой мела 0,1-0,15% до тонины помола 1500-200 см2/г, укладку покровного слоя сырьевой смеси толщиной 2-3 мм на блок пеностекла с последующим уплотнением покрывного слоя валиком.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов с жесткой структурой. При приготовлении шихты сначала синтезируют первичный гидросиликат натрия с силикатным модулем 2,7-3,3 при смешении сухого гидроксида натрия с частью аморфной кремнеземистой породы и горячей водой, обеспечивающем образование водного раствора гидроксида натрия с концентрацией 33-38 мас.

Изобретение относится к способу ангобирования блочного пеностекла. Технический результат – повышение качества готового продукта при ускорении технологического процесса.

Изобретение относится к способу получения покрытий на блочном пеностекле. Способ включает нанесение порошка глазури на лицевую поверхность блочного пеностекла, его расплавление, подачу порошка порошковым питателем в плазменную горелку плазмотрона, плазменное напыление глазури на лицевую поверхность блочного пеностекла и контроль качества.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов. Шихта для получения вспененного теплоизоляционного материала содержит, мас.%: аморфную кремнеземистую породу 50-52, гидроксид натрия 14-16, прокаленную доломитовую муку 4-6, воду 26-28.

Изобретение относится к области металлизации блочного пеностекла. Способ металлизации блочного пеностекла включает предварительное нанесение промежуточного слоя на лицевую поверхность материала, причем промежуточный слой наносят из пасты, состоящей из смеси эпоксидной смолы и неметаллургического глинозема в массовом соотношении 1:4.

Изобретение относится к области получения блочного пеностекла. Способ получения блочного пеностекла включает диспергирование стеклоотходов, смешивание их со вспенивающей смесью, гранулирование исходной шихты до размеров частиц 0,5-5,0 мм.

Изобретение относится к строительным конструкционным элементам. Элемент выполнен из отвержденной смеси, содержащей следующие компоненты, мас.

Изобретение относится к архитектурному стеклу с низкоэмиссионным покрытием. Покрытие, нанесенное на стеклянную подложку, содержит следующие слои, последовательно нанесенные на стеклянную подложку: первый диэлектрический слой, содержащий станнат цинка; второй диэлектрический слой, содержащий по меньшей мере один из сплавов TiOx, ниобия, хрома, где значение х находится между 1,5 и 2,0, расположенный на первом диэлектрическом слое и контактирующий с ним; затравочный слой, содержащий оксид цинка; слой, отражающий инфракрасное (ИК) излучение, содержащий серебро; блокирующий слой, содержащий NiCrOx, где значение х находится между 1,5 и 2; третий диэлектрический слой, содержащий TiOx; четвертый диэлектрический слой, содержащий оксинитрид кремния (SiOxNy), где отношение х/у находится между 1,8 и 2,2; защитный слой, содержащий TiOx.
Изобретение относится к рассеивающей подложке для устройства с органическим электролюминесцентным диодом. На одну из сторон стеклянного листа наносят стекловидный материал следующего состава, вес.%: Bi2O3 65-85, B2O3 5-12, SiO2 6-20, MgO+ZnO 2-9,5, Al2O3 0-7%, Li2O+Na2O+K2O 0-5, CaO 0,5-5, BaO 0-20, CaO+MgO 0,5-4.

Изобретение относится к стеклокерамической детали. Стеклокерамическая деталь при температуре применения TA имеет КТР, находящийся в интервале 0±20⋅10-9/K, предпочтительно в интервале 0±15⋅10-9/K, предпочтительнее в интервале 0±10⋅10-9/K, и однородность КТР, составляющую не более чем 5⋅10-9/K.

Изобретение относится к технологии получения жаростойких покрытий для защиты от высокотемпературного окисления и эрозионного уноса изделий из легированных сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе.

Изобретение относится к стеклянным контейнерам. Стеклянный контейнер содержит корпус, имеющий внутреннюю поверхность, наружную поверхность и толщу стенок, простирающуюся между наружной поверхностью и внутренней поверхностью.

Изобретение относится к солнцезащитному и/или теплоизолирующему остеклению. Остекление содержит стеклянную подложку, обеспеченную пакетом тонких слоев, который содержит следующие слои в порядке удаления от поверхности стекла: подслой или набор подслоев из диэлектрических материалов; слой на основе оксида титана, включающий кремний, причем общее атомное отношение Si/Ti находится между 0,01 и 0,25, и в котором Si и Ti представляют по меньшей мере 90% атомов кроме кислорода; покрывающий слой или набор покрывающих слоев из диэлектрических материалов.

Изобретение относится к способу производства стекловидного материала. Техническим результатом является повышение эффективности производства стекловидного материала.

Изобретение относится к прозрачным стеклокристаллическим оксидным материалам. Люминесцирующая стеклокерамика, содержащая следующие компоненты, мас.%: Li2O 0,03-2,94; Na2O 0,06-5,77; Ga2O3 26,5-53,5; SiO2 9,9-17,3; GeO2 31,2-54,1; TiO2 сверх 100% 0,04-3,9.

Группа изобретений относится к области транспорта. Способ изготовления тормозного диска для транспортного средства, заключается в расположении на базовом теле тормозного диска защитного слоя.

Изобретение относится к фракционному утеплителю из вспененного стекла для железнодорожного строительства. Способ производства утеплителя включает смешивание вспенивающего агента в количестве 0,5…5,0 мас.

Изобретение относится к способу производства пеностекла. Способ производства пеностекла включает перемешивание стеклобоя, оксида цинка и карбонатного газообразователя при следующем соотношении компонентов, мас.: карбонатный газообразователь 0,5-5,0, оксид цинка 0,5-1,5, стеклобой – остальное. Полученную смесь нагревают в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла, спекают в диапазоне температур от 620°С до 720°С, вспенивают в течение 25-40 минут в диапазоне температур от 720°С до 871°С с последующим охлаждением в диапазоне температур от 880°С до 30°С. Технический результат - повышение открытой пористости свойств и, как следствие, повышение водонасыщения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наверх