PL219035B1

PL219035B1 - Foam glass with significantly reduced sintering and foaming temperature

Info

Publication number: PL219035B1
Application number: PL399582A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Wasylak; Marek Lisiecki; Jan Wasylak; Grzegorz Kuciński
Original assignee: Grzegorz Kuciński; Marek Lisiecki; Jan Wasylak; Krzysztof Wasylak
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2015-03-31
Also published as: PL399582A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szkła piankowego, stosowanego głównie w przemyśle materiałów budowlanych.The subject of the invention is a method of producing cellular glass, mainly used in the building materials industry.

Szkło piankowe wytwarza się przez ogrzanie do temperatury mięknienia rozdrobnionego zestawu surowcowego złożonego z proszku szklanego i substancji spieniających. Proszek szklany stanowi najczęściej rozdrobniona stłuczka szkieł krzemianowych sodowo-wapniowych, która może być w części zastąpiona przez inne składniki, przykładowo przez granulowane żużle wielkopiecowe, tufy porfirowe. Jako substancje spieniające stosowane są sadza, odpady zawierające węgiel, grafit, koks, węglik krzemu i inne spalające się z wydzielaniem składników gazowych. Ujednorodniony zestaw surowcowy po uformowaniu, przykładowo w stalowych formach lub przez wyciskanie warstwy ciągłej między walcami zespołu prasującego, poddaje się obróbce cieplnej podgrzewania, spiekania oraz spieniania, korzystnie w piecu tunelowym ze strefowym rozkładem temperatur. W wysokich temperaturach następuje rozkład substancji spieniających lub reakcje z tlenem składników zawierających węgielka prężność powstałych gazów wytwarza w masie szklanej drobne pęcherze. W końcowych operacjach dokonuje się powolnego chłodzenia tafli szkła piankowego z odprężaniem.Cellular glass is produced by heating to the softening point of a fragmented raw material consisting of glass powder and foaming substances. The glass powder is mostly ground cullet of soda-lime silicate glasses, which can be partially replaced by other components, for example granular blast furnace slag, porphyry tuffs. The foaming substances used are carbon black, waste containing carbon, graphite, coke, silicon carbide and others that burn with the release of gaseous components. After forming the homogenized raw material, for example in steel molds or by extruding a continuous layer between the rolls of the pressing unit, it is subjected to a heat treatment, heating, sintering and foaming, preferably in a tunnel kiln with a zone temperature distribution. At high temperatures, the foaming substances decompose or the carbon-containing components react with oxygen, the pressure of the resulting gases creates small bubbles in the glass mass. In the final operations, the cellular glass pane is slowly cooled under annealing.

Znany sposób wytwarzania szkła piankowego, przedstawiony w polskim opisie patentowym nr PL 81982 polega na podgrzewaniu i spiekaniu zestawu surowcowego proszku szklanego z dodatkiem sadzy w temperaturze 750 do 850°C w czasie 20 min oraz następnym spienianiu w temperaturze 910 do 930°C w czasie 25 do 32 min. W kolejnych zabiegach szkło poddaje się stabilizacji w zakresie temperatur 920 do 500°C w czasie 10 do 15 min, wyrównuje temperaturę w zakresie 650 do 700°C w czasie 27 min i powoli studzi do temperatur 600 do 480°C w czasie 3,5 godz. Na koniec szkło poddaje się powolnemu chłodzeniu i odprężaniu przez 7,5 godz. od temperatury 480 do 20°C.The known method of producing foam glass, presented in the Polish patent specification No. PL 81982, consists in heating and sintering a raw material set of glass powder with the addition of soot at a temperature of 750 to 850 ° C for 20 minutes and subsequent foaming at a temperature of 910 to 930 ° C for 25 up to 32 min. In subsequent treatments, the glass is stabilized in the temperature range of 920 to 500 ° C for 10 to 15 minutes, the temperature is evened out in the range of 650 to 700 ° C for 27 minutes and slowly cooled to 600 to 480 ° C over 3.5 hours. at Finally, the glass is slowly cooled and annealed for 7.5 hours. from a temperature of 480 to 20 ° C.

Według sposobu przedstawionego w opisie PL 86406 zestaw surowcowy złożony z: 25 do 40% wag. zmielonej stłuczki szklanej, 20 do 30% wag. tufów wulkanicznych, 15 do 20% wag. diabazu, do 20% wag. bazaltu oraz czynników spieniających, poddaje się mieleniu do rozdrobnienia o po₂ wierzchni właściwej 6000 do 7000 cm²/g oraz następnie obróbce cieplnej spieniania w temperaturze 750 do 1000°C, powolnego chłodzenia i odprężania.According to the method described in the description PL 86406, the raw material composition consists of: 25 to 40 wt. ground glass cullet, 20 to 30 wt. % volcanic tuffs, 15 to 20 wt. % of diabase, up to 20 wt. basalt, and the foaming agents is subjected to grinding into fragmentation after about ₂ specific surface of 6000 to 7000 cm ² / g, and then heat treated at a temperature of expansion of 750 to 1000 ° C, slow cooling and annealing.

Z polskiego opisu patentowego PL 152049 znany jest sposób w którym zestaw zmielonej stłuczki szklanej, granulowanego żużla wielkopiecowego i sadzy aktywnej poddaje się spienianiu w temperaturze 930°C, a następnie odpręża i studzi.The Polish patent specification PL 152049 describes a method in which a set of ground glass cullet, granular blast furnace slag and activated carbon black is foamed at 930 ° C, and then relaxed and cooled.

Dotychczasowo znane sposoby wytwarzania szkła piankowego są czaso- i energochłonne; wymagane temperatury spieniania są wysokie, często przekraczające 900°C.Hitherto known methods of producing cellular glass are time-consuming and energy-consuming; the required foaming temperatures are high, often in excess of 900 ° C.

Sposób wytwarzania szkła piankowego według niniejszego wynalazku podobnie jak w znanych, powyżej opisanych sposobach, polega na przygotowaniu zestawu surowcowego zawierającego: 60The method of producing foam glass according to the present invention, similarly to the known methods described above, consists in preparing a raw material set containing: 60

- 80% wagowo odpadowej stłuczki szkła opakowaniowego, gospodarczego i/lub płaskiego, środki spieniające i lepiszcze, które poddaje się mieleniu i ujednorodnieniu do rozdrobnienia o powierzchni ₂ właściwej około 6000 cm²/g, następnym formowaniu i prowadzeniu procesów cieplnych podgrzewania, spiekania oraz spieniania, korzystnie w piecu tunelowym ze strefowym rozkładem temperatur, a w końcowych operacjach powolnym chłodzeniu. Istota wynalazku polega na tym, że do zestawu surowcowego dodaje się minerał boranowy: kwas borowy albo boraks w ilości 5 - 25% wag., jako środki spieniające: glicerynę w ilości 1 - 5% wag. i węglik krzemu w ilości 0,2 - 1,5% wag.. Lepiszczem jest szkło wodne w ilości 2 - 10% wag.. Proces cieplny spiekania i spieniania prowadzi się w zakresie temperatur 700 - 800°C przez okres około 45 minut.- 80% by weight of waste cullet glass packaging, marketing and / or flat, foaming agents and the adhesive, which is subjected to grinding and homogenization, a fragmentation of the surface ₂ of about 6000 cm ² / g, the next the formation and operation of thermal process heating, sintering and foaming preferably in a tunnel kiln with a zonal temperature pattern and in the final operations with slow cooling. The essence of the invention lies in the fact that a borate mineral is added to the raw material composition: boric acid or borax in the amount of 5 - 25% by weight, as foaming agents: glycerin in the amount of 1 - 5% by weight. and silicon carbide in the amount of 0.2 - 1.5 wt.%. The binder is water glass in the amount of 2 - 10 wt.%. The thermal sintering and foaming process is carried out in the temperature range of 700 - 800 ° C for a period of about 45 minutes.

W korzystnym wykonaniu sposobu podczas schładzania, po osiągnięciu temperatury 400°C taflę spienionego szkła łamie się na kawałki o wymiarach gabarytowych w zakresie 5 do 10 cm i pozostawia aż do całkowitego wystudzenia.In a preferred embodiment of the method, during cooling, after reaching a temperature of 400 ° C, the pane of foamed glass is broken into pieces with overall dimensions ranging from 5 to 10 cm and left until it is completely cooled.

Możliwym jest również wykonanie sposobu, w którym podczas schładzania taflę spienionego szkła poddaje się odprężaniu.It is also possible to implement a method in which the sheet of foamed glass is relaxed during cooling.

Sposób według wynalazku jest mniej energochłonnym i bardziej wydajnym, proces spiekania prowadzony jest w niższych temperaturach, głównie dzięki wprowadzonemu do zestawu minerałowi z rodziny boranów, o właściwościach katalitycznych. Proces umożliwia otrzymywanie szkła piankowego w postaci kawałkowanej, co eliminuje konieczność odprężania, albo w postaci płyt odprężanych podczas schładzania tafli spienionego szkła.The method according to the invention is less energy-consuming and more efficient, the sintering process is carried out at lower temperatures, mainly due to the mineral of the borate family, having catalytic properties, incorporated into the batch. The process makes it possible to obtain the foam glass in a fragmented form, which eliminates the need for annealing, or in the form of plates annealed while the foamed glass pane is cooled.

PL 219 035 B1PL 219 035 B1

Przykład wykonania sposobuAn embodiment of the method

Do odpadowej, zmielonej stłuczki szkła opakowaniowego, gospodarczego i/lub płaskiego w ilości 69,5% wag. dodaje się 15% wag. kwasu borowego lub boraksu, stanowiących minerały z rodziny boranów. Jako środki spieniające 5% wag. gliceryny i 0,5% wag. węglika krzemu, a lepiszczem jest szkło wodne w ilości 10% wag.. Mieszaninę takiego zestawu składników mieli się do rozdrobnienia ₂ powierzchni właściwej około 6000 cm²/g i następnie poddaje się procesowi podgrzewania, spiekania i spieniania w zakresie temperatur maksymalnie 700 do 800°C, w piecu tunelowym ze strefowym rozkładem temperatur, w czasie około 45 min. W następnym etapie schładzania, po osiągnięciu temperatury rzędu 400°C dokonuje się łamania tafli szkła piankowego na kawałki o wielkości 5 do 10 cm, które pozostawia się do całkowitego wystudzenia. Otrzymane szkło piankowe zawiera pory o średnicy około 1 mm, cechuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną na ściskanie i podwyższoną odpornością chemiczną.For waste, ground cullet of container, household and / or flat glass in the amount of 69.5% by weight. 15 wt.% is added. boric acid or borax, which are minerals from the borate family. As blowing agents 5 wt. % glycerin and 0.5 wt. silicon carbide, and the binder is water glass in an amount of 10 wt% .. The mixture of the kit components is milled to a fineness of ₂ surface area of about 6000 cm ² / g and is then subjected to a heating stage, sintering and expansion in the temperature range up to 700 to 800 ° C , in a tunnel kiln with a zone temperature distribution, for about 45 minutes. In the next cooling step, after reaching a temperature of 400 ° C, the foam glass pane is broken into pieces 5 to 10 cm in size, which are allowed to cool completely. The obtained cellular glass has pores with a diameter of about 1 mm, it is characterized by high mechanical strength against compression and increased chemical resistance.

Claims

Patent claims

1. A method of producing foam glass, consisting in the preparation of a raw material set containing: 60 - 80 wt. waste cullet for packaging, household and / or flat glass, foaming agents and binders, which are ground and homogenized to comminute ₂ with a specific surface area of about 6000 cm ² / g, next forming and carrying out thermal processes of heating, sintering and foaming, preferably in a furnace tunnel with zone temperature distribution, and in the final operations - slow cooling, characterized in that borate mineral: boric acid or borax in the amount of 5 - 25 wt.% are added to the raw material mixture, foaming agents: glycerin in the amount of 1 - 5 wt.%. and silicon carbide in an amount of 0.2 - 1.5 wt.%, and a water-glass binder in an amount of 2-10 wt.%, while the thermal sintering and foaming process is carried out in the temperature range of 700-800 ° C for a period of about 45 minutes.

2. The method according to p. The method according to claim 1, characterized in that during cooling, after reaching a temperature of 400 ° C, the pane of foamed glass is broken into pieces with overall dimensions in the range of 5 to 10 cm and left until it is completely cooled.

3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the foamed glass pane is annealed during cooling.