Результат интеллектуальной деятельности: Теплоизоляционное ячеистое стекло

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к технологии изготовления эффективных теплоизоляционных стекломатериалов.

Известна сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2243174, опубл. 27.12.2004, МПК С03С 11/00), включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, связующее - растворимое стекло и порообразователь - шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Недостатком этой сырьевой смеси является наличие гидрофобных частиц углерода в шламе, что не позволяет вводить большое количество порообразователя и соответственно снижает количество используемых отходов.

Наиболее близкой по составу является композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ №2287495, опубл. 20.11.2006, МПК C03C 11/00), которая включает бой стекла (у нас стеклобой), шлак ТЭЦ (у нас ТЭС), растворимое стекло и пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов мас.%:

Недостатком прототипа является высокая температура вспенивания 1003-1063°C.

Задачей изобретения является снижение ресурсоемкости технологии теплоизоляционного ячеистого стекла без ухудшения его качества, снижение себестоимости, утилизация шлака ТЭС.

Технический результат изобретения заключается в снижении температуры вспенивания до 850-870°C, увеличении количества шлака ТЭС в составе теплоизоляционного ячеистого стекла.

Поставленная задача решается за счет того, что теплоизоляционное ячеистое стекло содержит шлак ТЭС, стеклобой, борную кислоту, фторид натрия, глицерин в следующем соотношении, мас.%:

Процесс получения теплоизоляционного ячеистого стекла включает следующие стадии:

- приготовление шихты;

- формование плит;

- вспенивание;

- отжиг;

- механическую обработку плит.

Шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых мельницах. Помол следует производить до достижения удельной поверхности 400…600 м²/кг. В процессе помола производят увлажнение смеси до 4%.

Подготовка форм для вспенивания включает очистку и обмазку их внутренней поверхности меловой или каолиновой суспензией для предотвращения прилипания стекла к металлу.

Подготовленную шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла равномерно загружают в формы, занимая 30-50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном, стараясь использовать при этом постоянное давление. Формы закрывают и переносят в разогретую до 600°C электрическую муфельную печь для вспенивания. В камере печи формы устанавливают в зоне постоянных температур.

Температура вспенивания может измениться в пределах 850-870°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе теплоизоляционного ячеистого стекла. Время вспенивания - 50 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. Поскольку на этой стадии поверхностные слои могут переохладиться, предусмотрена стадия стабилизации при температуре порядка 600°C.

После выдержки при 600°C в течение 20 мин печь отключают. Отжиг плит теплоизоляционного ячеистого стекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 5-7 ч.

После извлечения плит теплоизоляционного ячеистого стекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров. В результате должны быть получены плиты теплоизоляционного ячеистого стекла, отличающиеся низкими показателями плотности и коэффициента теплопроводности при достаточно высоких показателях прочности на сжатие.

В таблице приведены свойства синтезированного теплоизоляционного ячеистого стекла.

Пример №1.

Для получения шихты теплоизоляционного ячеистого стекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Состав теплоизоляционного ячеистого стекла в данном случае следующий, мас.%:

Шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Подготовленную шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла равномерно загружают в формы, занимая 30-50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 600°C электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-870°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе теплоизоляционного ячеистого стекла. Время вспенивания - 50 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°C в течение 20 мин печь отключают. Отжиг плит теплоизоляционного ячеистого стекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 5-7 ч. После извлечения плит теплоизоляционного ячеистого стекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

Пример №2.

Для получения шихты теплоизоляционного ячеистого стекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Состав теплоизоляционного ячеистого стекла в данном случае следующий, мас.%:

Шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Подготовленную шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла равномерно загружают в формы, занимая 30-50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 600°C электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-870°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе теплоизоляционного ячеистого стекла. Время вспенивания - 50 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°C в течение 20 мин печь отключают. Отжиг плит теплоизоляционного ячеистого стекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 5-7 ч. После извлечения плит теплоизоляционного ячеистого стекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

Пример №3.

Для получения шихты теплоизоляционного ячеистого стекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Состав теплоизоляционного ячеистого стекла в данном случае следующий, мас.%:

Шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, фторида натрия, глицерина и стеклобоя. Подготовленную шихту для теплоизоляционного ячеистого стекла равномерно загружают в формы, занимая 30-50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 600°C электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-870°C, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе теплоизоляционного ячеистого стекла. Время вспенивания - 50 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600°C в течение 20 мин печь отключают. Отжиг плит теплоизоляционного ячеистого стекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 5-7 ч. После извлечения плит теплоизоляционного ячеистого стекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.