Способ получения теплоизоляционного материала

Изобретение относится к области получения теплоизоляционного материала (блочного пеностекла) и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении расхода плазмообразующего газа и, как следствие, в снижении энергозатрат. Способ получения блочного пеностекла включает дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты, ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона, вспенивание гранул шихты до конгломератов пеностекла и их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа. Гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч. 3 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области получения теплоизоляционного материала (блочного пеностекла) и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Из уровня техники известны ряд способов получения теплоизоляционного материала (блочного пеностекла), их недостатками являются высокие энергозатраты и значительный расход газа.

Наиболее близким решением к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения блочного пеностекла (Патент РФ 2417170), включающий дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты до размеров 1-3 мм, ввод ее в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона и вспенивание до конгломератов, их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 18 кВт и расходе плазмообразующего газа 1-2 м³/ч.

Недостатком данного способа является значительный расход плазмообразующего газа и как следствие высокие энергозатраты.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении расхода плазмообразующего газа и как следствие в снижении энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что способ получения теплоизоляционного материала включает дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты, ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона, вспенивание гранул шихты до конгломератов пеностекла и их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа, причем гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.

Заявленное изобретение отличается от прототипа тем, что гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.

Предлагаемый способ позволяет в два раза снизить энергозатраты и расход плазмообразующего газа за счет снижения мощности работы плазмотрона, предварительного нагрева гранул шихты отходящими плазмообразующими газами перед вспениванием до конгломератов и вторичного использования плазмообразующего газа.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.

Опытным путем выявлено влияние размеров гранул шихты на вспенивание конгломератов (таблица 2), установлены оптимальные параметры синтеза пеностекла и его эксплуатационные свойства, (таблица 3).

Как видно из таблиц 2, гранулы размером 4-6 мм равномерно вспениваются до конгломератов пеностекла.

Из таблицы 3 видно, что эффективное напыление конгломератов пеностекла на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа осуществляется при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ

Предлагаемый способ

Дозирование компонентов шихты и их усреднение ↓ Формование гранул шихты до размеров 1-3 мм ↓ Ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона ↓ Вспенивание гранул шихты до конгломератов ↓ Напыление конгломератов на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 18 кВт и расходе плазмообразующего газа 1-2 м3/ч.

Дозирование компонентов шихты и их усреднение ↓ Формование гранул шихты до размеров 4-6 мм ↓ Ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона ↓ Нагрев гранул шихты отходящими плазмообразующими газами ↓ Вспенивание гранул шихты до конгломератов ↓ Напыление конгломератов на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м3/ч.

Таблица 2

Влияние размера частиц на вспенивание конгломератов

Размер гранул шихты, мм	Характеристика вспенивания конгломератов
менее 4	Частицы вспениваются неравномерно и пеностекло имеет нестабильные показатели качества
4-6	Частицы вспениваются равномерно, что оказывает влияние на повышение показателей качества пеностекла
более 6	Неполный провар шихты, плохое вспенивание, нестабильные показатели качества

Таблица 3

Оптимальные параметры работы плазмотрона и эксплуатационные свойства пеностекла

Параметры	Эксплуатационные свойства пеностекла
Мощность плазмотрона, кВт	Расход аргона, м3/ч	Плотность, г/см3	Теплопроводность Вт/м*К	Водопоглощение, %	Прочность при сжатии, МПа
6	0,5	0,311	0,082	8,82	0,78
6	0,6	0,290	0,080	8,71	0,87
6	0,8	0,305	0,084	8,80	0,75
9*	0,5*	0,251	0,069	8,41	1,03
9*	0,6*	0,250	0,065	8,35	1,20
9*	0,8*	0,252	0,071	8,38	1,12
12	0,5	0,315	0,080	8,78	0,83
12	0,6	0,295	0,073	8,69	0,91
12	0,8	0,308	0,081	8,73	0,85

^*- оптимальные условия

Пример получения блочного пеностекла.

Гранулы шихта с размером частиц 4-6 мм загружались в порошковый питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона УПУ -8 М. Затем зажигалась дуга плазменного реактора. С помощью вентилятора отходящий плазмообразующий газ-аргон подавался в питатель за счет чего предварительно нагревались гранулы шихта. Под действием динамического напора горячего плазмообразующего газа-аргона подогретые гранулы шихта поступали в плазменный реактор, где происходило их вспенивание с образованием конгломератов пеностекла размером 5-9 мм. Из плазменного реактора под действием динамического напора плазменного факела конгломераты пеностекла напылялись в металлическую форму размером 400 x 400 x 100 мм и в течении 5-6 минут формировалось блочное пеностекло.

При оптимальных параметрах работы электродугового плазмотрона (мощность 9 кВт, расход плазмообразующего газа 0,6 м³/ч) получено блочное пеностекло со следующими свойствами: прочность на сжатие – 1,20 МПа; плотность – 0,250 г/см³; водопоглощение – 8,35%; теплопроводность – 0,065 Вт/м*К.

Способ получения блочного пеностекла, включающий дозирование компонентов шихты, их усреднение, формование гранулированной шихты, ввод гранул шихты в питатель плазменной горелки электродугового плазмотрона, вспенивание гранул шихты до конгломератов пеностекла и их напыление на металлические формы потоком отходящего плазмообразующего газа, отличающийся тем, что гранулирование компонентов шихты осуществляют до размеров частиц 4-6 мм, перед вспениванием до конгломератов гранулы шихты нагревают отходящими плазмообразующими газами, а напыление в металлические формы осуществляют потоком отходящего плазмообразующего газа при мощности работы плазмотрона 9 кВт и расходе плазмообразующего газа 0,5-0,8 м³/ч.