пеношлакостекло

Формула изобретения

Пеношлакостекло, содержащее шлак ТЭС, отличающееся тем, что дополнительно содержит мел, магний сернокислый, борную кислоту в следующем соотношении, мас.%:

Шлак ТЭС	60-80
Борная кислота	10-20
Мел	5-10
Магний сернокислый	5-10

Описание изобретения к патенту

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

Известен состав блочного пеностекла (патент РФ № 2187473), содержащий стеклоотходы, вспенивающую смесь: натриевое жидкое стекло, активная сажа, сульфат натрия, активный кремнезем, оксид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стеклоотходы	75-98
Вспенивающаяся смесь, включающая мас.%:	2-25

0,5-5 натриевого жидкого стекла;

0,2-1,5 активной сажи;

0,5-1,5 сульфата натрия;

0,6-12,0 активного кремнезема;

0,2-5,0 оксида бора.

Недостатком является трудоемкий способ получения данного блочного пеностекла.

Известна сырьевая смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ № 2243174), 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.

Наиболее близкой по составу является композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ № 2287495), которая 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

Недостатком прототипа является высокая температура вспенивания 1003-1063ºС.

Задача изобретения - снижение ресурсоемкости технологии пеношлакостекла без ухудшения его качества.

Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы, снижении себестоимости, утилизации золошлаковых отходов ТЭС, снижении температуры вспенивания до 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла, и упрощении технологии получения пеношлакостекла.

Технический результат достигается за счет введения в состав пеношлакостекла в качестве основного сырьевого компонента шлаковых отходов ТЭС (шлак ТЭС) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Шлак ТЭС	60-80
Борная кислота	10-20
Мел	5-10
Магний сернокислый	5-10

Процесс получения пеношлакостекла включает следующие стадии:

- приготовление шихты;

- вспенивание;

- отжиг;

- механическую обработку блоков.

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. 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 1%.

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

Подготовленную шихту для пеношлакостекла 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 500 600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. В камере печи формы устанавливают в зоне постоянных температур.

Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10 30 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 600ºС.

После выдержки при 600ºС в течение 30 40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4 5 ч.

После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

В таблице приведены свойства синтезированных пеношлакостекол.

Пример № 1.

Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: мел, магний сернокислый, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС	60
Борная кислота	20
Мел	10
Магний сернокислый	10

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30 50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500 600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10 30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600ºС в течение 30 40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4 5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

Пример № 2.

Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие сырьевые материалы: мел, магний сернокислый, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС	70
Борная кислота	15
Мел	10
Магний сернокислый	5

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30 50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500 600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10 30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600ºС в течение 30 40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4 5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

Пример № 3.

Для получения шихты пеношлакостекла в качестве сырьевых материалов используют следующие сырьевые материалы: мел, магний сернокислый, борная кислота, шлак ТЭС. Состав пеношлакостекла в данном случае следующий, мас.%:

Шлак ТЭС	80
Борная кислота	10
Мел	5
Магний сернокислый	5

Шихту для пеношлакостекла готовят путем тонкого измельчения и тщательного смешивания шлака ТЭС, борной кислоты, мела и магния сернокислого. Подготовленную шихту для пеношлакостекла равномерно загружают в формы, занимая 30 50% их объема, и вручную производят уплотнение смеси пуансоном. Формы закрывают и переносят в разогретую до 500 600ºС электрическую муфельную печь для вспенивания. Температура вспенивания может измениться в пределах 850-980ºС, в зависимости от количества шлака ТЭС в составе пеношлакостекла. Время вспенивания - 10 30 мин. За периодом вспенивания следует стадия резкого охлаждения для фиксирования структуры материала. После выдержки при 600ºС в течение 30 40 мин печь отключают. Отжиг блоков пеношлакостекла происходит при самопроизвольном охлаждении электрической муфельной печи в течение не менее 4 5 ч. После извлечения блоков пеношлакостекла из форм проводят их опиловку для придания точной формы и размеров.

ПЕНОШЛАКОСТЕКЛО
Свойства синтезированных пеношлакостекол
№ состава	Удельный вес, г/см3	Водопоглощение, %	Кажущаяся пористость, %	Плотность, г/см3	Предел прочности при сжатии, МПа	Теплопроводность, Вт/м·град (при 0ºС)
1	0,55	84,43	46,60	0,55	0,24	0,14
2	0,58	70,00	55,79	0,80	0,29	0,28
3	0,63	50,00	54,87	0,89	0,36	0,32