RU2684654C2 - Шихта для производства пеностекла - Google Patents

Шихта для производства пеностекла Download PDF

Info

Publication number
RU2684654C2
RU2684654C2 RU2017126681A RU2017126681A RU2684654C2 RU 2684654 C2 RU2684654 C2 RU 2684654C2 RU 2017126681 A RU2017126681 A RU 2017126681A RU 2017126681 A RU2017126681 A RU 2017126681A RU 2684654 C2 RU2684654 C2 RU 2684654C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
temperature range
zinc oxide
mixture
carbonate
Prior art date
Application number
RU2017126681A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017126681A3 (ru
RU2017126681A (ru
Inventor
Алексей Борисович Фефелов
Максим Леонидович Никулин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АЙСИЭМ ГЛАСС КАЛУГА"
Priority to RU2017126681A priority Critical patent/RU2684654C2/ru
Priority to PCT/RU2018/050083 priority patent/WO2019022648A1/ru
Publication of RU2017126681A3 publication Critical patent/RU2017126681A3/ru
Publication of RU2017126681A publication Critical patent/RU2017126681A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2684654C2 publication Critical patent/RU2684654C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C11/00Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • C03C11/007Foam glass, e.g. obtained by incorporating a blowing agent and heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/08Other methods of shaping glass by foaming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C1/00Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
    • C03C1/002Use of waste materials, e.g. slags
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C11/00Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу производства пеностекла. Способ производства пеностекла включает перемешивание стеклобоя, оксида цинка и карбонатного газообразователя при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбонатный газообразователь 0,5-5,0, оксид цинка 0,5-1,5, стеклобой – остальное. Полученную смесь нагревают в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла, спекают в диапазоне температур от 620°С до 720°С, вспенивают в течение 25-40 минут в диапазоне температур от 720°С до 871°С с последующим охлаждением в диапазоне температур от 880°С до 30°С. Технический результат - повышение открытой пористости свойств и, как следствие, повышение водонасыщения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к стеклообразным пеноматериалам неорганической природы и может быть использовано в народном хозяйстве для роста новых растительных сред и для очистки, как сорбент.
Известны шихты для получения пеностекла, содержащие, мас. %: азотнокислый натрий 3,0…5,0; стекло - остальное, позволяющие получать пеностекла с сообщающимися порами (см. Китайцев В.А. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1964, с. 148-154).
Наиболее близкой к предлагаемой является шихта для изготовления пеностекла, содержащая, мас. %: карбонатный газообразователь - 0,5…1,0, стекло - остальное. В качестве карбонатного компонента используют материалы, содержащие карбонаты кальция, известняк, природный и конверсионный мел. В качестве стекольного компонента используют, в частности, отходы стекольного производства, бой тарного и листового стекла 1 табл. состоит из оксидов SiO2, Fe2O3, CaO, MgO и др. в стеклообразном связанном состоянии (см. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М.: Высшая школа, 1989, с. 171-174). Получается пеностекло белого цвета с сообщающимися порами. Тонкая диспергация шихты (удельная поверхность 400…500 м2/кг) обеспечивает однородность и мелкую пористость структуры.
Техническим результатом изобретения является: повышение открытой пористости свойств, повышение водонасыщения, либо прочих сорбирующих свойств.
Это достигается тем, что Шихта для производства пеностекла включает стеклообразующий компонент и порошкообразные добавки, содержащие, в том числе карбонатный газообразователь. При этом в качестве порошкообразных добавок дополнительно используют оксид цинка, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбонатный газообразователь 0.5…5.0,
оксид цинка 0.5-1.5,
стеклообразующий компонент остальное.
Стеклообразующий компонент включает в своем составе оксид кремния 73.5%, оксид кальция 5-7%, оксид натрия 12,5-16,5%, оксид алюминия 1.5-2%, оксид калия 0.98% и оксид магния 1,5-2,5%.
В качестве порошкообразных добавок предпочтительно дополнительно добавляются вещества, семейства суперфосфатов - дикальций фосфат удобрительный.
Способ производства пеностекла включает перемешивание стеклообразующего компонента и порошкообразных добавок, содержащих в том числе карбонатный газообразователь, спекание полученной смеси, ее вспенивание и обжиг. При этом в качестве порошкообразных добавок используют оксид цинка, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбонатный газообразователь 0,5…5,0,
оксид цинкка 0,5-1,5%,
стекло остальное.
Способ заключается в следующем:
- нагрев смеси в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла,
- спекание смеси в диапазоне температур от 600-620°С до 720°С,
- вспенивание в течение 25-40 минут, в диапазоне температур от 720°С до 871°С,
- обжиг вспененного расплава, в диапазоне температур от 871°С до 880°С
- и охлаждение в диапазоне температур от 880°С до 30°С на выходе из печи.
В способе также в качестве порошкообразных добавок дополнительно добавляются вещества, семейства суперфосфатов
Повышение водоемкости и гидрофильности, изготовленного из сырьевой шихты с дополнительным введением оксида цинка, основано на особенностях процессов физического и физико-химического характера, происходящих при помоле и нагреве шихты.
Пеностекло, как и большинство керамики, естественно, гидрофобно. Поскольку гидрофобные поверхности не способствуют смачиванию и препятствуют капиллярной передаче влаги. Решение данной проблемы осуществляется при помощи добавления веществ способствующих изменению свойства поверхности, таким образом, чтобы сделать пеностекло более гидрофильными. Таким веществом может быть ZnO. Гидрофильный компонент обычно добавляют в небольших количествах, стандартно не менее 1,5 весовых процентов.
В процессе приготовления сырьевой шихты в результате совместного помола стекла и карбонатного газообразователя происходит существенное увеличение поверхностей контакта между реагирующими материалами.
Пеностекло, полученное из шихты, описанной выше, состоит из мелких одинаковых пор. В процессе декарбонизации карбонатной составляющей шихты пеностекла в пеностекле остаются свободные оксиды кальция и магния. Для связывания этих продуктов реакций в легкоплавкие соединения сырьевая шихта дополнительно содержит оксид цинка (ZnO) в свободном состоянии в количестве 0,5…1,5 мас. %. По результатам рентгенофазового анализа этот компонент эффективно связывает образующиеся оксиды кальция и магния при температурах вспенивания пеностекла в соединения типа CaO⋅ZnO, 2CaO⋅ZnO и др. При этом полученные пеностекла отличаются стеклованными стенками пор, что свидетельствует о повышенном содержании стеклофазы с наноразмерным поверхностным слоем, который обеспечивает высокое смачивание материала водой и другими полярными растворителями, обеспечивая гидрофильные поверхности. В результате этого водонасыщение таких образцов в 6…7 раз выше.
Химический состав стеклообразующего компонента включает в своем составе оксид кремния 73.5%, оксид кальция 5-7%, оксид натрия 12,5-16,5%, оксид алюминия 1.5-2%, оксид калия 0.98% и оксид магния 1,5-2,5%.
Пример получения пеностекла.
Сырьевой базой для получения пеностекла являются отходы стекольной промышленности, бой тарного и листового стекла, бой ампульного и кинескопного стекла и др.
Стеклобой - стеклообразующий компонент и карбонатный газообразователь (в нашем случае - мел Белгородского месторождения)
Процедуру подготовки и производства можно описать при помощи следующих шагов(общий для всех):
Метод 1 (получение пеностекольного материала с открытой пористой структурой, с нейтральными показателями, например для наполнителей фильтров, прочих адсорбентов и ионообменников):
1. Этап смешивания вспенивающего компонента, гидрофильный компонент (ZnO), а так же муки стеклообразующего компонента
- 5% вспенивающий компонент;
2. После смешивания материал на ленте заходит в печь, где производится спекание материала в диапазоне температур 600-720°С. При нагреве шихты происходит сначала размягчение частиц стекла (600…620°С), затем спекание частиц - образование стекломассы и образование дополнительных контактирующих поверхностей.
3. Далее происходит процесс вспенивания смеси в температурном диапазоне 720-871°С, до получения мягкой вспененной субстанции. При 800°С и выше активируются окислы стекла, в частности окись кремния вступает в реакцию замещения с карбонатным компонентом шихты (CaCO3+SiO2→CaO SiO2+CO2↑), т.е. наблюдается выделение газа, при этом формируются наиболее мелкие поры пеностекла, т.к. здесь реакция идет между наиболее
тонко дисперсными компонентами.
Далее при повышении температуры начинаются реакции разложения более крупных карбонатных частиц (СаСО3→СаО+СO2↑), которые, в основном, и формируют внутреннюю структуру массива получаемого пеностекла. После того как температура смеси достигает 787,78°С, стеклянная смесь будет смягченной настолько, что позволяет пропускать сквозь себя выделенный углекислый газ. Объем субстанции расширяется. Выход углекислого газа через стекломассы массы в первую очередь отвечает за формирование клеток и пор в нем. Вспенивание проводится в течение 25-40 минут времени, при максимальной температуре вспенивания, например, от около 720 до 871°С.
4. Далее наступает отвердение расплава (отжиг) при температуре 871-880°С
5. Этап охлаждения начинается при температуре 880°С
6. Сразу же после этого (немедленно) производится резкое охлаждение субстанции проточным воздухом нормальной(комнатной) температуры до получения итогового готового материала.
Стекло вспенивается до желаемой плотности и пористой структуры, температура печи быстро снижается до температуры, при которой приостанавливается вспенивание. Затем при помощи воздуха резко охлаждают до появления «термического шока» стекла, для того, чтобы образовалась хаотичную микроструктуру.
После дробления получаются камни неправильной формы, с общим объемом порового пространства не менее 65% (до 85%). Поры не замкнуты и имеют разветвленную структуру. Размер пор варьируется от 0,2 до 2 мм.
Плотность можно регулировать от около 0,4 г/см3 до, приблизительно, 0,26 г/см3.
Основные показатели пеностекла с открытой пористой структурой, полученного по методу 1. Таблица 1:
Figure 00000001
Метод 2 (получение открытой пористой структуры для материала, используемого как субстрат, фракционное удобрение пролонгированного действия):
Все процессы идентичны методу 1. Кроме этапа 1. На данном этапе, в качестве дополнительных компонентов, при смешивании добавляются вещества, например семейства суперфосфатов, для придания сильного агротехнического эффекта, длительного действия. Например дикальций фосфат удобрительный, химическая формула СаНРO4 - 2Н2O. В количестве 0,5-5% весовых процента. Для повышения влагоемкости материала, повышения гидрофильности стенок разветвленных открытых пор добавляется, например оксид цинка ZnO. В количестве 0,2-1,5 весовых процента.
В результате получаем после дробления камни с открытой пористой структурой, с воздухоемкостью не менее 60%, влагоемкость не менее 70%.
В порах находится готовый к растворению, например, дикальций фосфат.
Таблица 2 (Основные показатели пеностекла с открытой пористой структурой, полученного по методу 2)
Figure 00000002

Claims (9)

1. Способ производства пеностекла, включающий перемешивание стеклобоя и порошкообразных добавок, содержащих в том числе карбонатный газообразователь, спекание полученной смеси, ее вспенивание и отжиг, отличающийся тем, что в качестве порошкообразной добавки используют оксид цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:
карбонатный газообразователь 0,5-5,0 оксид цинка 0,5-1,5 стеклобой остальное
при этом производят:
- нагрев смеси в печи до температуры 600-620°С до размягчения частиц стекла,
- спекание смеси в диапазоне температур от 620°С до 720°С,
- вспенивание в течение 25-40 минут в диапазоне температур от 720°С до 871°С,
- отжиг вспененного расплава в диапазоне температур от 871°С до 880°С
- и охлаждение в диапазоне температур от 880°С до 30°С на выходе из печи.
2. Способ производства пеностекла по п. 1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразных добавок дополнительно добавляются вещества семейства суперфосфатов.
RU2017126681A 2017-07-26 2017-07-26 Шихта для производства пеностекла RU2684654C2 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126681A RU2684654C2 (ru) 2017-07-26 2017-07-26 Шихта для производства пеностекла
PCT/RU2018/050083 WO2019022648A1 (ru) 2017-07-26 2018-07-25 Шихта для производства пеностекла

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126681A RU2684654C2 (ru) 2017-07-26 2017-07-26 Шихта для производства пеностекла

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017126681A3 RU2017126681A3 (ru) 2019-01-28
RU2017126681A RU2017126681A (ru) 2019-01-28
RU2684654C2 true RU2684654C2 (ru) 2019-04-11

Family

ID=65039835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017126681A RU2684654C2 (ru) 2017-07-26 2017-07-26 Шихта для производства пеностекла

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2684654C2 (ru)
WO (1) WO2019022648A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811015C1 (ru) * 2020-07-08 2024-01-10 Туркые Сысе Ве Джам Фабрыкалары Аноным Сыркеты Бытовое стеклянное изделие, изготовленное из стеклобоя, и способ его изготовления

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1158511A1 (ru) * 1983-04-25 1985-05-30 Mo Khim T I Im Mendeleeva "cпocoб пoлучehия oблицoboчhoгo matepиaлa ha ochobe ctekлa"
RU2351554C1 (ru) * 2008-03-11 2009-04-10 Михаил Львович Катков Способ получения пеностекла
US7739833B2 (en) * 2006-02-10 2010-06-22 Ramsey W Gene Foamed vitroeous materials for agricultural applications
EP2735551A1 (en) * 2011-07-20 2014-05-28 Asahi Glass Company, Limited Method for producing float glass
RU2542027C1 (ru) * 2013-08-15 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Шихта для получения пеностекла

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3456691A1 (en) * 2014-07-07 2019-03-20 A/S Graasten Teglværk A method to produce foam glasses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1158511A1 (ru) * 1983-04-25 1985-05-30 Mo Khim T I Im Mendeleeva "cпocoб пoлучehия oблицoboчhoгo matepиaлa ha ochobe ctekлa"
US7739833B2 (en) * 2006-02-10 2010-06-22 Ramsey W Gene Foamed vitroeous materials for agricultural applications
RU2351554C1 (ru) * 2008-03-11 2009-04-10 Михаил Львович Катков Способ получения пеностекла
EP2735551A1 (en) * 2011-07-20 2014-05-28 Asahi Glass Company, Limited Method for producing float glass
RU2542027C1 (ru) * 2013-08-15 2015-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Шихта для получения пеностекла

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2811015C1 (ru) * 2020-07-08 2024-01-10 Туркые Сысе Ве Джам Фабрыкалары Аноным Сыркеты Бытовое стеклянное изделие, изготовленное из стеклобоя, и способ его изготовления
RU2827886C1 (ru) * 2023-12-21 2024-10-03 Общество с ограниченной ответственностью "АПРЕЛЬ" Пористое влагоемкое декоративное пеностекло и способ его производства

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019022648A1 (ru) 2019-01-31
RU2017126681A3 (ru) 2019-01-28
RU2017126681A (ru) 2019-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481286C2 (ru) Композиция для производства водостойкого пористого заполнителя
KR100698873B1 (ko) 무기 경량 단열재 및 그의 제조방법
CN104496535A (zh) 以硅砂尾矿和粉煤灰为主要原料的泡沫陶瓷及其制备方法
RU2287495C1 (ru) Композиционная смесь для получения гранулированного пеностекла
CN109796186A (zh) 一种人造轻质材料及其制备方法与应用
CN105000907A (zh) 一种轻质陶粒废水处理的方法
CN105060923A (zh) 一种用于废水处理的轻质免烧陶粒及其制备方法
JP4494311B2 (ja) ガラス発泡体
RU2363685C1 (ru) Способ получения строительного материала
RU2684654C2 (ru) Шихта для производства пеностекла
CN112679224B (zh) 一种微晶化多孔陶瓷板及其制备方法
Goltsman et al. Study of the water-glass role in the foam glass synthesis using glycerol foaming agent
RU2483046C2 (ru) Способ получения теплоизоляционного пеностеклокерамического материала
RU2827886C1 (ru) Пористое влагоемкое декоративное пеностекло и способ его производства
RU2528798C1 (ru) Гранулированное пеношлакостекло
RU2368574C1 (ru) Сырьевая смесь для изготовления пеносиликата
RU2272007C1 (ru) Шихта для производства пеноцеолита
US4123285A (en) Foamed ceramic element
RU2051869C1 (ru) Шихта для получения пеностекла
RU124905U1 (ru) Пеностекло
US4451415A (en) Method for manufacture of foamed ceramic article
RU2266874C2 (ru) Шихта для изготовления пеностекла
RU2439024C1 (ru) Состав смеси для получения теплоизоляционного материала
RU2681157C2 (ru) Фракционный утеплитель из вспененного стекла для железнодорожного строительства
RU2149146C1 (ru) Шихта для получения пеностекла