Состав для получения теплоизоляционного пеностекла

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПЕНОСТЕКЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Бобкова Нинель Мироновна Баранцева Светлана Евгеньевна Трусова Екатерина Евгеньевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Состав для получения теплоизоляционного пеностекла, включающий вспениватель и молотое стекло, полученное на основе природных минералов, отличающийся тем, что содержит молотое стекло состава, мас.2 - 51,26-60,00 23 - 7,61-9,13 23- 4,30-5,16- 12,16-12,59- 1,61-1,93 2 - 11,20-16,47 2 - 2,232,63 2 - 0,46-0,55- 0,09-0,11 25 - 0,18-0,20, полученное на основе гранитоидов Микашевичского месторождения, при следующем соотношении компонентов состава,мас.вспениватель 1,5-2,5 молотое стекло 97,5-98,5. Изобретение относится к технологии производства строительных материалов, а именно к изготовлению пеностекла, предназначенного для работы в качестве легкого конструкционного теплоизоляционного материала в строительной индустрии. Известен традиционный состав шихты для изготовления теплоизоляционного материала - пеностекла 1, включающий следующие компоненты (мас. ) гранулят тарного стекла до 80,0 подшихтовочные сырьевые материалы - доломит, песок кварцевый, мел,полевой шпат, сода в количестве до 18,0 и вспениватель - уголь 2,0. Недостатком материала является сложный состав шихты, большой расход топлива и энергии за счет повышенных (до 900 С) температур вспенивания, сравнительно высокий объемный вес (200-190 кг/м 3) и относительно небольшая прочность материала (0,81,2 МПа). Известны составы для получения пеностекла с использованием легкоспекающихся горных пород с повышенным содержанием щелочей - трахита, сиенита, нефелина, обсидиана, вулканического туфа и т.д. Так, в техническом решении для получения пеностекла 2 предложена шихта, содержащая нефелиновый сиенит, вулканическое стекло и бой 11071 1 2008.08.30 тарного стекла. Недостатком пеностекла из шихты данного состава является высокий удельный вес полученного материала (более 302 кг/м 3). В техническом решении 3 для производства пеностекла использовалась шихта, в состав которой входят (мас. ) цеолитсодержащий туф - 99,2-99,5 карбид кремния - 0,50,8. Недостатками указанной шихты являются высокие температуры вспенивания (11001120 С) и значительный объемный вес получаемого пеностекла (190-280 кг/м 3). В работе 4 предложено использование композиции с различными соотношениями трепела и растворимого силиката натрия, доля трепела в котором составила 25, 37,5 и 50 мас. . Однако отсутствие природных туфов и недостаточно разработанные месторождения трепелов на территории Республики Беларусь ограничивают возможности их использования в качестве сырьевых материалов для получения пеностекла по типу 3, 4. Известен состав для производства пеностекла 5, в который входят следующие компоненты шихты (мас. ) бой оконного стекла - 94,85-59,75 гранулированный стеклообразный доменный шлак - 5,0-40,0 и сажа - 0,15-0,25. Недостатками указанной шихты являются высокие энергозатраты на получение пористого материала за счет повышенных температур вспенивания (930 С и выше), а также неоднородность химического состава доменных шлаков, которая требует постоянной корректировки состава шихты. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является поризованный силикатный материал 6, полученный путем плавления пироксенсодержащих горных пород (пироксенового порфирита, диабаза или базальта),получения гранулята, его измельчения до удельной поверхности не ниже 5000-7000 см 2/г,перемешивания с газообразователями, в качестве которых используются либо технический карбид кремния, либо углекислый стронций или кальций, обжига (вспенивания при 1140-1180 С в течение 20 мин со скоростью нагрева 300 С/мин), отжига и охлаждения. Однако, полученные из всех видов горных пород поризованные материалы имеют объемную массу 600-840 кг/м 3, характеризуются высокой температурой вспенивания, составляющей 1140-1180 С из-за высокой склонности к кристаллизации и образованию ситаллоподобной структуры стенок пор. Кроме этого, в качестве вспенивателя, в основном,используется технический карбид кремния, который является весьма дорогостоящим компонентом, а в случае использования СаСО 3 или 3 могут образовываться закрытые поры, повышающие коэффициент теплопроводности материала. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка состава шихты для пеностекла с использованием в качестве основного компонента только тонкомолотого стекла, полученного из природных гранитоидов Микашевичского месторождения Республики Беларусь, и вспенивателя, снижение температуры вспенивания и,соответственно, энергетических затрат на этот процесс, уменьшение объемного веса материала и коэффициента теплопроводности. Решение поставленной задачи достигается тем, что состав для получения теплоизоляционного пеностекла включает вспениватель и молотое стекло, полученное на основе природных материалов, отличающийся тем, что содержит молотое стекло состава(мас. ) 2 - 51,26-60,0 А 2 О 3 - 7,61-9,13 23- 4,30-5,16 СаО - 12,16-12,59- 1,61-1,93 2 - 11,20-16,47 2 О - 2,23-2,63 Т 2 - 0,55-0,46 МО - 0,09-0,11 Р 2 О 5 - 0,18-0,20, полученное на основе гранитоидов Микашевичского месторождения, при следующем соотношении компонентов состава (мас. ) вспениватель - 1,5-2,5 молотое стекло - 97,5-98,5. Химико-минералогический состав гранитоидов Микашевичского месторождения свидетельствует о том, что они являются ценнейшим сырьем, которое может быть успешно использовано для указанной цели, и состоят из оксидов, необходимых для получения стекла 2, 23, 23, , , , 2. Дефицит количества некоторых оксидов 11071 1 2008.08.30 легко может быть восполнен другими природными материалами, такими как кварцевый песок, доломит, мел. При разработке горной массы из отсевов дробления образуется около 22 некондиционных отходов (песка), представленных смесью гранитоидов, усредненный химический состав которых определен в Институте геофизики и геохимии НАН РБ (март 2004 г.) и приведен в табл. 1. Таблица 1 2 А 23 23 СаОМО Т 2 2 2 О Р 25 общ. Собщ. 60,23 15,21 8,59 4,31 3,21 0,19 0,92 2,45 4,41 0,35 0,12 0,01 Молотое стекло синтезируется из гранитоидов и природных сырьевых материалов,при следующем соотношении компонентов шихты (мас. ) гранитоиды - 40,0-55,27 песок кварцевый - 13,95-24,37 сода кальцинированная - 15,6-20,45 мел - 15,0-18,0, и имеет следующий оксидный химический состав (мас. ) 2 - 51,26-60,0 А 2 О 3 - 7,63-9,13 23- 4,3-5,16 СаО - 12,16-12,59- 1,61-1,93 2 - 11,20-16,27 2 О - 2,232,63 Т 2 - 0,46-0,55 МО - 0,09-0,11 Р 2 О 5 - 0,18-0,20. Вспенивателем является уголь, использование которого наиболее эффективно. Применение гранитоидов в составах шихт стекол, служащих основой для получения пеностекла, ранее неизвестно и предлагается впервые, при этом шихта содержит всего два компонента и отличается простотой приготовления. Составы заявляемых шихт и прототипа приведены в табл. 2. Таблица 2 Содержание компонентов, мас.шихты Молотое стекло Вспениватель 1 97,5 2,5 2 98,0 2,0 3 98,5 1,5 Прототип 6 99,0-99,2 0,8-1,0 Изобретение поясняется конкретными примерами. Пример 1. На первой стадии по традиционной технологии готовится шихта для стекла на основе гранитоидов согласно вышеприведенному составу, стекло варится при температуре 14201430 С и выливается в воду для получения гранулята, который высушивается и измельчается. Затем готовят смесь стекла и вспенивателя, которая измельчается до удельной поверхности 5000-6000 см 2/г совместным помолом. Приготовленная шихта загружается в металлические формы с крышками и вспенивается в электрической печи с программным управлением при температуре 830-850 С в течение 40-45 мин. Для закрепления пористой структуры вспененные образцы резко охлаждаются сначала до температуры 600 С, а затем инерционно вместе с печью. Остальные примеры выполнялись аналогично с разными составами шихты, приведенными в табл. 2. Физико-технические свойства полученного материала приведены в табл. 3 11071 1 2008.08.30 Показатели свойств Температура вспенивания, С Время вспенивания, мин Объемный вес, кг/м 3 Коэффициент теплопроводности,Вт/мК Предел прочности при сжатии,МПа Таблица 3 Номер составов заявляемого изобретения 1 2 3 850 Как видно из приведенных данных, заявляемая шихта для пеностекла содержит в качестве основных компонентов тонкомолотое стекло и вспениватель и обеспечивает, по сравнению с прототипом, получение материала с показателями объемного веса (160190 кг/м 3), что в 3,75-4,4 раза меньше, чем у прототипа, механической прочности при сжатии (0,9-1,4 МПа) и коэффициента теплопроводности (0,08-0,14 Вт/мК). Кроме этого,большим преимуществом, по сравнению с прототипом, является снижение температуры вспенивания на 290-330 С. Изобретение позволяет расширить сырьевую базу Республики Беларусь за счет использования отечественного минерального природного сырья - гранитоидных пород Микашевичского месторождения при синтезе стекла, снизить топливноэнергетические затраты за счет значительного снижения температуры вспенивания. Изобретение может быть использовано для производства теплоизоляционного пористого материала - пеностекла - и внедрено на предприятиях стекольной промышленности, в частности на ОАО Гомельстекло. Источники информации 1. Демидович Б.К. Пеностекло. - Мн. Наука и техника, 1975. - С. 248. 2. Патент 2164898 РФ, МПК 7 С 03 С 11/00, 2001. 3. Патент 1821452 РФ, МПК 7 С 03 С 11/00, 1993. 4. Лазарев Е.В., Черемис О.Г., Христофоров А.Н. Влияние состава композиции и параметров вспенивания на структуру трепельного алюмосиликата / Производственные технологии и качество продукции Материалы 5 Междунар. науч. конф. - Владимир. - М. Новые технологии, 2003. - С. 104-107. 5. Патент ПНР 152049 912, МПК 5 С 03 С 11/00, 1991. 6. А.с. СССР 814917, МПК 3 С 03 С 11/00 3/22, 1981. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4