ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2287495

КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА

КОМПОЗИЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ПЕНОСТЕКЛА

Имя изобретателя: Помилуйков Олег Владимирович (RU); Бурый Анатолий Анатольевич (RU); Калейчик Сергей Петрович (RU); Нагибин Геннадий Ефимович (RU); Колосова Мария Михайловна 
Имя патентообладателя: Помилуйков Олег Владимирович (RU); Бурый Анатолий Анатольевич (RU); Калейчик Сергей Петрович
Адрес для переписки: 660001, г.Красноярск, ул. Копылова, 70, кв.76, О.В. Помилуйкову
Дата начала действия патента: 2005.04.06 

Изобретение относится к составам для получения гранулированного пеностекла, используемого в качестве эффективного теплоизоляционного материала, а также в качестве заполнителя для легких бетонов. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности готовых гранул при сдавливании в цилиндре, расширении сырьевой базы, снижении себестоимости и охране окружающей среды. Композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла включает бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов мас.%:

Шлак ТЭЦ 21,5-23
Пыль электрофильтров  
кремниевого производства 3,0-5,0
Растворимое стекло 7,0-8,0
Бой стекла остальное

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к составам для получения гранулированного пеностекла, используемого в качестве эффективного теплоизоляционного материала, а также в качестве заполнителя для легких бетонов.

Известно пеностекло, включающее: SiO2, Al2 O3, Fe2O2, CaO, K2 O, Na2O, SiC, TiO2 [a.c. 14130676, МПК С 03 С 11/00, опубл. 30.07.88 г., Бюл. №28].

Недостатком этого пеностекла является высокая температура вспенивания 1443К.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла [п. 2243174, МПК С 03 С 11/00, опубл. 27.12.2004 г., Бюл. №36, (прототип)], включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, связующее - растворимое стекло и порообразователь - шлам алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ 20,0-21,0
Шлам алюминиевого производства 1,0-2,0
Растворимое стекло 8,0-10,0
Бой стекла остальное

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

Технический результат изобретения заключается в повышении прочности готовых гранул при сдавливании в цилиндре, расширении сырьевой базы, снижении себестоимости и охране окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что в композиционной смеси для получения гранулированного пеностекла, включающей бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и порообразователь, новым является то, что в качестве порообразователя используется пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ 21,5-23
Пыль электрофильтров  
кремниевого производства 3,0-5,0
Растворимое стекло 7,0-8,0
Бой стекла остальное

В композиционной смеси для получения пеностекла используют отходы оконного и тарного стекла, шлак тепловых электростанций, в качестве связующего - растворимое стекло, а в качестве порообразователя - пыль электрофильтров завода по производству кремния, что позволяет отказаться от дорогостоящих добавок карбида кремния и технического углерода и получать пористые гранулы из отходов других производств.

Изготовление гранулированного пеностекла основано на порошковом способе, который предусматривает приготовление тонкодисперсной шихты, состоящей из порошка стекла, шлака ТЭЦ и порообразователя, формование гранул, спекание шихты с одновременной ее поризацией, закрепление пористой структуры и снятие температурных напряжений.

Технология изготовления композиционной смеси для получения гранулированного пеностекла состоит в следующем: стеклобой, шлак ТЭЦ и пыль электрофильтров кремниевого производства подвергают совместному помолу в шаровой мельнице до удельной поверхности шихты 400-500 м2/кг. Полученную смесь загружают в тарельчатый гранулятор, увлажняют растворимым стеклом плотностью 1,14-1,20 г/см3 до влажности 16-18% и гранулируют. Полученные гранулы сушат при температуре 373-393К, а затем проводят вспенивание при температуре 943-1073К в течение 6-20 минут. Вспененные гранулы пеностекла для снятия температурных напряжений выкладывают в емкости с нагретым песком.

Пыль электрофильтров кремниевого производства содержит, мас.%, мелкодисперсные: SiO2 - 55,6; С - 20; SiC - 24; TiO2 - 0,2; Р2O5 - 0,2. При данном соотношении порообразователя обеспечивается вспенивание стекол при сравнительно низких температурах 1003-1063К без кристаллизации. Кристаллизация протекает при температуре выше 1063°С, в результате чего образуется кристаллическая корочка, которая обеспечивает повышение прочности при сдавливании в цилиндре от 2,0 до 2,75 МПа, при невысокой насыпной плотности.

В шлаке ТЭЦ содержится до 33,4% СаО, до 11,0% Fe2O3, 9,59% п.п.п (потери при производстве, состоящие из углерода, воды и серы), до 0,60% TiO2, до 45,41% SiO2.

Добавка к порошку стекла остеклованного шлака ТЭЦ, растворимого стекла и пыли электрофильтров - отходов при производстве кремния способствует упрочнению готовых гранул пеностекла и улучшает процесс вспенивания при обжиге.

Совместное введение с пылью электрофильтров мелкодисперсных SiO2; С; SiC; TiO2; P 2O5; SO3 и Fe2O3 , введенных со шлаком ТЭЦ, положительно влияет на процесс вспенивания и упрочнения пеностекла.

При термообработке от температуры 793К начинается плавное выгорание углерода, который вступает в реакцию с триоксидом серы, содержащимся в стекле и шлаке с образованием газообразных оксидов

SO3+C ® S2-+CO+CO2

Двухвалентная сера S2- вступает в реакцию с оксидом железа Fe2 O3 по схеме

S2-+Fe2O 3 ® FeS2+O2

Углерод с кислородом образуют углекислый газ по схеме:

С+О2 ® СО2

С парами воды выделяется активный водород

С+Н2O ® 2Н+СО

Выделяющийся атомарный водород участвует в разложении сульфида железа (сульфидов металлов)

FeS 3+2H ® H2S+Fe

MeS2+2Н ® H2S+Me

Пирит в восстановительных условиях восстанавливается по схеме:

3FeS2® 6S+Fe3CЇ

и распределяется по всему объему в мелкодисперсном состоянии.

При контакте с парами воды, выделяющимися из гранул влажностью до 2%, идет интенсивное выделение газов по схеме:

3S+2Н2O ® SO2­ +2H2S­

о чем свидетельствует запах сероводорода при раздавливании гранул.

Процесс вспенивания в присутствии газов СО, CO 2 и H2S протекает очень интенсивно.

Таким образом, введение пыли электрофильтров кремниевого производства в композиционную смесь, содержащую бой стекла и шлак ТЭЦ, позволяет получить гранулированное пеностекло с равномерной пористой структурой и повышает показатели по прочности при пониженных температурах 943-1063К, а содержащийся в пыли электрофильтров диоксид титана в комбинации с сульфидной серой, углеродом и пятиокисью фосфора способствуют кристаллизации без применения дорогостоящих фторсолей.

Для полученного по такой технологии гранулированного пеностекла характерна сферическая форма пор преимущественно замкнутой структуры.

В таблице 1 приведены составы смесей для приготовления гранулированного пеностекла.

Таблица 1
Наименование компонентов Примеры предложенного состава, масс.%
  1 2 3
Шлак ТЭЦ 21,5 22,5 23
Пыль электрофильтров кремниевого производства 5 4 3
Растворимое стекло 7 7,5 8
Бой стекла 66,5 66 66

В таблице 2 приведены показатели свойств полученных материалов.

Таблица 2
Сырьевая смесь Температура вспенивания, К Показатели свойств
    Коэффициент вспенивания Насыпная плотность, кг/м3 Прочность при сдавливании в цилиндре, МПа Водопоглощение, %
1 1063 5,2 150 2,00 2,48
2 1033 4,10 170 2,50 3,0
3 1003 3,76 200 2,75 0,71

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что из предлагаемой композиционной смеси получают гранулированное пеностекло, обладающее насыпной плотностью от 165 до 200 кг/см3 при более низких температурах вспенивания (1003-1063К) и прочностью при сдавливании в цилиндре от 2,00 до 2,75 МПа.

Использование шлаков тепловых электростанций и пыли электрофильтров кремниевого производства позволяет расширить сырьевую базу, снизить себестоимость производства гранулированного пеностекла и одновременно решает проблему утилизации отходов и охраны окружающей среды и сокращает расходы на содержание отвалов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла, включающая бой стекла, шлак ТЭЦ, растворимое стекло и порообразователь, отличающаяся тем, что в качестве порообразователя содержит пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭЦ 21,5-23
Пыль электрофильтров  
кремниевого производства 3,0-5,0
Растворимое стекло 7,0-8,0
Бой стекла Остальное

Версия для печати
Дата публикации 08.05.2007гг


вверх