×
25.07.2019
219.017.b88b

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области промышленной переработки отходов из стекла и может быть использовано для получения пеностекла. Способ получения пеностекла включает предварительное измельчение стеклобоя до размера частиц 0,1…5 мм, получение стекольной вяжущей суспензии путем мокрого помола стеклобоя в воде в шаровой мельнице при влажности 24…32% в течение 2…5 ч, формование, отверждение стекольной вяжущей суспензии в герметичных условиях при постоянной влажности в течение 72…168 ч, вспенивание при температуре 740…820°С со скоростью нагрева печи 200…250 град./ч, выдержку при температуре вспенивания в течение 0,25…1 ч, отжиг. Технический результат – получение пеностекла на основе стеклобоя низкой плотности при сохранении прочностных характеристик. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области промышленной переработки отходов из стекла, и может быть использовано для получения пеностекла. Пеностекло, полученное по предлагаемому способу, может найти широкое применение в качестве эффективного функционального тепло - и звукоизоляционного материала.

Известен способ получения пеностекла, включающий приготовление суспензии мокрым измельчением исходных компонентов, созревание суспензии за счет выдержки ее на воздухе, формования и термическую обработку пасты с получением пеностекла. Температурный режим обработки пасты (суспензии): спекание при 600…780°С в течение 30 минут, вспенивание при 870°С в течение 30 мин, резкое охлаждение до 500°С. Отжиг ведут от 520°С в течение 8,5 ч. (авт.св. СССР №1744071, С03С 11/00, опубл. 30.06.92).

Недостаток данного способа заключается в высоком энергопотреблении за счет длительного времени помола, а так же в том, что он может быть реализован только при использовании стекла одного химического состава, обеспечивающего получение пасты (суспензии) с определенным содержанием в ней геля поликремниевой кислоты. Это технологически сложно, поскольку требует применения специально навариваемого стекла заданного химического состава или стеклобоя, образующегося в процессе промышленной переработки стекла, но с известным и стабильным химическим составом.

Процесс получения пеностекла так же описан в патенте (Патент РФ №2176219, С03С 11/00, С03В 19/08, опубл. 27.11.2001). Он предусматривает: приготовление суспензии мокрым измельчением исходных компонентов (стеклобой цветных кинескопов) в течение 17…18 ч; далее осуществляют стабилизацию образованной суспензии введением в состав флокулянта (полиакриламид количестве от 0,05 до 1% от общей массы стекла); выдержка суспензии проводится на воздухе в течение 1,5…2 ч; доведение готовой суспензии до отвержденного состояния; проведение формования с последующей термообработкой при 680…720°С в течение 10…20 мин, а затем при 740…850°С с выдержкой в течение 15…20 мин.

Недостатками данного способа являются высокие энергозатраты, связанные с длительным временем помола и использованием двухстадийного и длительного режима термообработки, а так же использование дорогостоящей добавки (флокулянта).

Так же известен «Способ получения пеностекла (варианты)» (патент WO 2003055815 А1, заявка №PCT/RU2001/000570, опубл. 10 июля 2003 г.), в котором готовят водосодержащую пасту (суспензию) из смеси размолотых: стекла, силикат-глыбы или силиката натрия, газообразователя, кислоты. Полученную пасту (суспензию) формуют в блоки, сушат на воздухе в течение 1…6 суток при комнатной температуре и проводят нагрев до температуры вспенивания 780…850°С с выдержкой в течение 180…300 мин.

Недостатками данного способа являются большие энергозатраты на производство за счет высокой температуры вспенивания с последующей длительной выдержкой при этой температуре, а также применение дорогостоящих добавок, таких как силикат-глыба, силикат натрия, кислоты (уксусная, азотная, серная), которые приводят к удорожанию готовой продукции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением, принятым за прототип, является исследование, описанное в диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Синтез стекольной вяжущей суспензии и пористого материала на ее основе» (Месяц М.В. Синтез стекольной вяжущей суспензии и пористого материала на ее основе: диссертация... кандидата технических наук: 05.17.11 / Месяц Михаил Владимирович; [Место защиты: Белгород, гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова]. - Белгород, 2016. - 145 с).

В данной работе получение пеностекла осуществлялось путем термической обработки отвержденной стекольной вяжущей суспензии (СВС), которая была получена из боя листового стекла. Получение стекольной вяжущей суспензии проводилось путем измельчения стекольного боя листового стекла в щековой дробилке до размера частиц 1…30 мм и в лабораторном измельчителе проб до размера частиц 0,1 мм или молотковой дробилке с получением фракции 0,2 мм и менее.

На последующем этапе стеклобой подвергался мокрому помолу в течение 6,5 ч, при этом использовался метод постадийной догрузки (догрузка производится каждые 0,5 ч, после 3 ч помола) материала в мельницу. По окончании операции помола суспензия подвергалась стабилизации в барабанном смесителе до гелеобразного состояния. В дальнейшем стабилизированная СВС для получения блоков вырабатывалась методом разливки в формы. Сушка блоков производилась в естественных условиях на воздухе.

На следующем этапе затвердевшие блоки вспенивали при температуре 810…825°С с выдержкой в течение 0,5…1 ч.

Недостатками данного способа являются:

- использование для получения СВС технологических отходов (боя листового стекла), образующихся в результате промышленной переработки листового стекла, количество которых ограничено;

- использование двухэтапного измельчения боя листового стекла, что обусловливает значительные энергетические затраты на процесс предварительной подготовки стекольного боя;

- использование при получении СВС метода постадийной догрузки стекольного боя в мельницу с последующей ее стабилизацией, что обусловливает значительные энергетические затраты на процесс и дороговизну пеностекла.

Предлагаемое изобретение направлено на разработку технологически эффективного способа получения пеностекла на основе отходов производства натрий-кальций-силикатного стекла (экологического невозвратного стеклобоя тарного стекла), снижение энергозатрат на его производство за счет:

- получения СВС одностадийным помолом;

- снижения температурного интервала вспенивания СВС;

- уменьшения времени выдержки при максимальной температуре вспенивания;

- получения пеностекла с меньшими ресурсо- и энергозатратами.

Это достигается тем, что способ получения пеностекла, включает предварительное измельчение стеклобоя, его мокрый помол с получением стекольной вяжущей суспензии, формование, отверждение, вспенивание, выдержку при температуре вспенивания и отжиг. При этом измельчение стеклобоя осуществляется в один этап до размера частиц 0,1…5 мм, мокрый помол стеклобоя в воде осуществляется в шаровой мельнице при влажности 24…32% в течение 2…5 ч, отверждение стекольной вяжущей суспензии происходит в герметичных условиях при постоянной влажности в течение 72…168 ч, вспенивание производится при температуре 740…820°С со скоростью нагрева печи 200…250 град/ч, с выдержкой при этой температуре в течение 0,25…1 ч.

Получение СВС осуществляется из боя тарных стекол марок БС, ПСТ, ЗС, КС (ГОСТ 52233-2004 Тара стеклянная. Стеклобой. Общие технические условия). Составы стекол указанных марок отличаются от состава листового стекла по содержанию основных оксидов. Химический состав тарных стекол различных марок также незначительно отличается друг от друга, но жидко-фазный помол при разработанных оптимальных параметрах обеспечивает высокую степень гомогенности химического состава СВС, что благоприятно сказывается на стабильности процесса вспенивания.

Жидкофазный помол стеклобоя тарных стекол осуществляется в одну стадию, что обеспечивает увеличение содержания мелкодисперсных (коллоидных) частиц в получаемой структуре СВС; время помола для получения СВС с требуемой структурой составляет 2…5 часов.

Сушка для отверждения СВС проводится в герметичных условиях, обеспечивающих эффективную «аккумуляцию» влаги в объеме СВС в виде физически и химически связанной воды; полное отверждение СВС при осуществлении описанных процессов протекает в течение 72…168 ч.

Термообработка, сопровождающаяся «вспениванием» СВС, проводится при температуре 740…820°С со скоростью нагрева печи 200…250°С/ч, выдержка при этой температуре осуществляется в течение 0,25…1 ч.

Предварительное измельчение и жидкофазный помол боя тарных стекол при разработанных условиях сопровождаются следующими физико-химическими процессами: уменьшением размера и увеличением удельной поверхности частиц стекла, что способствует увеличению скорости химических реакций на границе раздела «стекло-вода» с образованием рыхлой пленки геля кремниевой кислоты и нерастворимых силикатов щелочных и щелочноземельных металлов. Благодаря высокой энергонасыщенности процесса помола на поверхности зерен стекла образуется пленка геля кремниевой кислоты, которая быстро разрушается и растворяется под воздействием образовавшихся щелочей. Этот процесс обеспечивает возможность постоянного «обновления» поверхности зерен стекла, которые на протяжении всего времени получения СВС остаются реакционноспособными.

По истечении времени помола полученная СВС представляет собой высокоплотный щелочной силикатный раствор, который характеризуется тиксотропно-дилатантными реологическими свойствами. Отверждение СВС, полученных по указанному способу, обуславливается за счет протекания ре-акций полимеризации по механизму поликонденсации кремниевой кислоты в присутствии щелочей.

Только при соблюдении всех условий и параметров разработанного способа, можно получить такую структуру отвержденной в герметичных условиях СВС, которая в заданном температурном интервале вспенивания обеспечит заданную пористость пеностекла, регулирование значении которой обеспечивается вариациями значений температуры вспенивания (обработки) и времени выдержки при этой температуре.

Характеристика компонентов:

1. Стеклобой натрий-кальций-силикатного стекла (бой тарных стекол), согласно ГОСТ 52233-2004 Тара стеклянная. Стеклобой. Общие технические условия).

2. Вода техническая согласно ГОСТ 23732-2011 «Вода для бетонов и строительных растворов»

Способ получения пеностекла на основе стеклобоя включает следующие стадии:

- измельчение стеклобоя до фракции 0,1…5 мм;

- мокрый помол в шаровой мельнице при влажности 24…30%;

- формование СВС;

- отверждение СВС в герметичных условиях в течение 72…168 ч;

- нагрев до температуры от 740 до 820°С со скоростью 200…250 град/ч;

- выдержка при этой температуре в течение 0,25…1 ч;

- отжиг материала в печи.

Сравнительные характеристики разработанного способа получения пеностекла и прототипа представлены в табл. 1.

Пример осуществления изобретения.

Стеклобой в количестве 14 кг измельчают в щековой дробилке до получения частиц с размером 0,1…5 мм. Производят мокрый помол в шаровой мельнице с добавлением воды в количестве 6 кг и получают стекольную вяжущую суспензию (СВС). Затем суспензию разливают по формам размером 200*100*20 мм, выдерживают в герметичных условиях при постоянной влажности в течение 120 часов до полного отверждения суспензии. При этом процесс отверждения происходит в герметичных условиях, обеспечивающих протекание поликонденсации кремниевой кислоты в присутствии щелочей без сушки. Этот процесс способствует аккумуляции влаги в структуре СВС в виде физически и химически связанной воды.

Вспенивание производят после отверждения СВС при температуре 770°С в течение 0,5 часа со скоростью нагрева печи 250°С/ч.

Полученные образцы испытывают по стандартным методикам.

Полученное пеностекло обладает следующими свойствами:

1. Плотность - 170…180 кг/м3;

2. Прочность на сжатие - 1…2,5 МПа;

3. Водопоглощение - 0,4…1,9%;

4. Теплопроводность - 0,074…0,095 Вт/м-K°.

Результаты проведенных исследований показали, что пеностекло, полученное по разработанному способу, соответствует требованиям ГОСТ 33949-2016 и ТУ5914-001-73893595-2005, следовательно, может использоваться как строительный блочный тепло- и звукоизоляционный материал.

Способ получения пеностекла, включающий предварительное измельчение стеклобоя, его мокрый помол с получением стекольной вяжущей суспензии, формование, вспенивание, выдержку при температуре вспенивания и отжиг, отличающийся тем, что измельчение стеклобоя осуществляется в один этап до размера частиц 0,1…5 мм, мокрый помол стеклобоя в воде осуществляется в шаровой мельнице при влажности 24…32% в течение 2…5 ч, отверждение стекольной вяжущей суспензии происходит в герметичных условиях при постоянной влажности в течение 72…168 ч, вспенивание производится при температуре 740…820°С со скоростью нагрева печи 200…250 град./ч, с выдержкой при этой температуре в течение 0,25…1 ч.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 140 items.
13.11.2019
№219.017.e0b4

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания с качающимся цилиндром

Изобретение относится к машиностроению, в частности к четырехтактным двигателям внутреннего сгорания, и может быть использовано в транспортном и стационарном двигателестроении. Изобретение направлено на повышение долговечности, надежности и эффективности работы двигателя за счет уменьшения его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705704
Дата охранного документа: 11.11.2019
15.11.2019
№219.017.e21d

Дезинтегратор

Изобретение относится к устройствам для измельчения и смешения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности. Изобретение направлено на повышение эффективности процесса измельчения за счет дополнительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706087
Дата охранного документа: 13.11.2019
15.11.2019
№219.017.e23c

Четырехтактный сферический двигатель внутреннего сгорания с вращающимся ротором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в роторных двигателях внутреннего сгорания. Технический результат, достигаемый предлагаемым техническим решением, заключается в расширении арсенала технических средств, реализующих свое назначение в виде двигателя внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706096
Дата охранного документа: 13.11.2019
19.11.2019
№219.017.e3cc

Центробежная мельница

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов. Устройство содержит два корпуса, соединенных между собой тангенциальным каналом, боковые стенки которого сходятся в плоскости симметрии центробежной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706406
Дата охранного документа: 18.11.2019
22.01.2020
№220.017.f8ba

Устройство для трехмерной печати зданий и архитектурно-строительных модулей

Изобретение относится к аддитивным технологиям методом трехмерной печати и может быть использовано при строительстве зданий, архитектурных и строительных модулей из жестких строительных смесей. Техническим результатом является получение прочных зданий и архитектурно-строительных модулей из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711637
Дата охранного документа: 17.01.2020
23.02.2020
№220.018.0570

Дезинтегратор

Изобретение относится к устройствам для измельчения материалов. Предложен дезинтегратор, содержащий цилиндрический корпус с осевым загрузочным и тангенциальным разгрузочным устройствами, размещенные в корпусе с возможностью встречного вращения диски с рядами ударных элементов, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714773
Дата охранного документа: 19.02.2020
23.02.2020
№220.018.0585

Дезинтегратор

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности. Дезинтегратор содержит цилиндрический корпус 1 с осевым загрузочным 2 и тангенциальным разгрузочным 3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714778
Дата охранного документа: 19.02.2020
23.02.2020
№220.018.058d

Дезинтегратор

Изобретение относится к устройствам для измельчения различных материалов и может быть использовано при производстве строительных материалов, а также в других отраслях промышленности. Дезинтегратор содержит цилиндрический корпус 1 с осевым 2 загрузочным и тангенциальным 3 разгрузочным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714768
Дата охранного документа: 19.02.2020
23.02.2020
№220.018.05a1

Дезинтегратор

Изобретение относится к устройствам для измельчения материала. Предложен дезинтегратор, содержащий цилиндрический корпус с осевым загрузочным и тангенциальным разгрузочным устройствами, размещенные в корпусе с возможностью встречного вращения диски с рядами ударных элементов, каждый из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714771
Дата охранного документа: 19.02.2020
23.02.2020
№220.018.05aa

Центробежный дисковый измельчитель

Изобретение относится к устройствам для измельчения материала. Предложен центробежный дисковый измельчитель, содержащий цилиндрический корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, противоположно вращающиеся верхний и нижний диски. Верхняя поверхность нижнего диска и нижняя поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714774
Дата охранного документа: 19.02.2020
Showing 1-4 of 4 items.
10.05.2018
№218.016.3f14

Способ металлизации изделий из бетона

Изобретение относится к области получения металлизированных изделий из бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение качества конечного продукта за счет увеличения морозостойкости и прочности сцепления покрытия с изделием из бетона...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002648404
Дата охранного документа: 26.03.2018
20.03.2019
№219.016.e54b

Способ приготовления керамического шликера

Способ приготовления керамического шликера относится к технологии тонкой керамики и может быть использован при производстве фарфоро-фаянсовых изделий различного назначения. Приготовление керамического шликера осуществляется путем постадийного мокрого помола массы, включающей глинистую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002392248
Дата охранного документа: 20.06.2010
18.05.2019
№219.017.5a1d

Способ получения алюмосиликатных огнеупорных изделий

Изобретение относится к технологии керамики и может быть использовано при производстве огнеупорных шамотных и высокоглиноземистых изделий различного назначения. Техническим результатом изобретения является увеличение прочности при сжатии изделий. Способ получения алюмосиликатных огнеупорных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002408557
Дата охранного документа: 10.01.2011
23.08.2019
№219.017.c2a9

Способ получения пеностекла

Изобретение относится к способу получения пеностекла. Способ получения пеностекла включает предварительное измельчение стеклобоя, его мокрый помол с получением стекольной вяжущей суспензии, формование, вспенивание, выдержку при температуре вспенивания и отжиг. Измельчение стеклобоя осуществляют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697981
Дата охранного документа: 21.08.2019
+ добавить свой РИД