RU2704991C1

RU2704991C1 - Способ изготовления изделий из отходов стекла

Info

Publication number: RU2704991C1
Application number: RU2018146785A
Authority: RU
Inventors: Павел Сергеевич Макаров; Игорь Михайлович Фуников; Светлана Васильевна Фуникова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Трест"
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-11-01

Abstract

Изобретение относится к области утилизации и вторичного использования отходов производства и бытовых отходов, в частности боя стекла и керамики, и может быть использовано при изготовлении облицовочной строительной плитки, преимущественно мозаичной плитки, майолики, смальты. Способ изготовления изделий из отходов стекла включает механическое измельчение этих отходов, приготовление пресс-порошка или литьевого шликера, формование заготовок прессованием порошка в пресс-форме или литьем шликера, термообработку и охлаждение заготовок. Технический результат от применения предлагаемого способа заключается в снижении удельных энергозатрат при обжиге заготовок за счёт снижения температуры термообработки обжига. Технический результат достигается за счёт того, что в порошковую композицию включают отходы стекла 97-98 мас.ч., а в качестве добавки в мас.ч. к массе порошка вводят комплексный активатор спекания. Активатор спекания представляет собой борсодержащее соединение В₂О₃ и трехокись сурьмы. Доля трехокиси сурьмы Sb₂O₃ в активаторе спекания составляет 10-50 мас.ч. Термообработку заготовок ведут в пределах температуры 700-850°С, обеспечивающей, в зависимости от состава стекла, его закристаллизование и получение глянцевой поверхности при охлаждении. 3 табл.

Description

Изобретение относится к утилизации и вторичному использованию отходов производства и бытовых отходов, в частности, боя стекла и керамики, и может быть использовано при изготовлении, преимущественно мозаичной плитки, облицовочной строительной плитки, майолики, смальты, а также других изделий.

Известны различные способы изготовления изделий из отходов стекла и керамики по керамической технологии полусухого формования.

Известен, например, способ изготовления изделий из отходов стекла и керамики с содержанием стекла до 30 мас. и температурой обжига в зависимости от состава стекла 950-1060°C (Циммерманис Ф.Х., Тумашов В.Т. «Облицовочные материалы из отходов керамики и стекла». Стекло и керамика, 1988, №2, с.15).

Общим для известных способов такого вида является введение в состав пресс порошка в качестве основной массы керамики и малое содержание стекла, связанное с тем, что повышение боя стекла до 40 мас. приводит к опасным деформациям при температурах, обжиг при которых не позволяет достичь необходимых физико-механических показателей изделий.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовление изделий из стекла и керамики по патенту № 2101239 МПК C03C 10/00, опубл. 10.01.1998 г., который включает механическое измельчение отходов стекла и керамики, их смешивание и приготовление композиции пресс-порошка или литьевого шликера, формование заготовки прессованием порошка в пресс-форме или литьем шликера, термообработку при температуре 800-1100°C и охлаждение заготовки. При этом порошковая композиция включает следующие компоненты, мас. %: отходы стекла - 90-92, отходы керамики - 8-10 и поливиниловый спирт - 8-12.

Недостатком известного способа является высокое энергопотребление при производстве изделий из полученной смеси.

Задачей, стоящей перед изобретением является снижение удельных энергозатрат при обжиге.

Задача решается путем введения в порошковую смесь комплексного активатора спекания, представляющего собой смесь, состоящую из борсодержащего соединение B2O3 и трехокиси сурьмы Sb2O3.

Технический результат от применения предлагаемого способа заключается в снижении удельных энергозатрат при обжиге заготовок, за счет снижения температуры термообработки обжига до 700-850°С.

Предлагаемый способ изготовления изделий из отходов стекла заключается в следующем.

- Механическое измельчение в шаровой мельнице, или конусной инерционной установке отходов стекла и комплексного активатора спекания, представляющего собой смесь, состоящего из борсодержащего соединения B2O3 и трехокиси сурьмы;

- приготовление пресс-порошка путем смешивания с помощью стандартных механических устройств порошковой композиции с содержанием компонентов, и комплексного активатора с добавлением (сверх 100% смеси) воды и пигмента (красителя) (или приготовление литьевого шликера); формование заготовки прессованием порошка в пресс-форме или литьем шликера;

- термообработку отпрессованых заготовок в печи в виде обжига при температуре 700-850°С.

Пример 1

Осуществление способа изготовления изделий из отходов стекла, представляющих собой композицию пресс-порошка с применением комплексного активатора спекания в виде борсодержащего соединения и трехокиси сурьмы Sb2O3, доля которого составляет - 2,5 мас.ч. и доля трехокиси сурьмы Sb2O3 в активаторе составляет - 15 мас.ч. Состав исходных материалов с комплексным активатором спекания приведен в ниже, в таблице.

Приготовление трехкомпонентной формовочной смеси осуществляли следующим образом:

Отходы листового стекла пропускали через щековую дробилку с получением кусков размером 1-2 мм. Далее помол осуществляли в лабораторной шаровой мельнице с керамической футеровкой, куда поочередно загружали измельченное стекло с размером кусков 1-2 мм - 2,925 кг, комплексный активатор, включающий в себя: трехокись сурьмы Sb2O3 - 0,01125 кг и борсодержащее соединение B2O3 - 0,06375 кг, после чего мололи до удельной поверхности 5000 см²/г. Далее, для приготовления пресс-порошка, в измельченную смесь добавляли 7 мас.ч. воды и 2 мас.ч. пигмента для стекла и смешивали в лабораторных бегунах (вода и пигмент добавлялись сверх 100% смеси). После чего пресс-порошок засыпали в пресс-формы и при помощи гидравлического пресса прессовали и получали сформованные образцы размером 23×23 мм.

Обжиг образцов производили в муфельной печи при температурах 720°С, 780°С и 830°С.

Характеристики изделий (стеклянной плитки) после обжига при различных температурах по примеру 1 приведены в Таблице 1.

Анализируя данные из таблицы 1 можно сделать вывод о том, что оптимальной температурой обжига является температура 780°С для данного состава смеси, при котором содержание активатора составляет 2,5 мас.ч. и соотношение трехокиси сурьмы Sb2O3 - 15 мас.ч.

Пример 2.

Изготовление композиции пресс-порошка с применением комплексного активатора спекания в виде борсодержащего соединения и трехокиси сурьмы Sb2O3, доля которого составляет - 3 мас.ч. и доля трехокиси сурьмы Sb2O3 в активаторе составляет - 30 мас.ч., осуществляли аналогичным образом.

Состав исходных материалов с комплексным активатором спекания приведен ниже, в таблице.

Приготовление трехкомпонентной формовочной смеси осуществлялось следующим образом:

Отходы листового стекла пропустили через щековую дробилку с получением кусков размером 1-2 мм. Далее помол осуществляли в лабораторной шаровой мельнице с керамической футеровкой, куда поочередно загружали измельченное стекло с размером кусков 1-2 мм - 2,91 кг, комплексный активатор, включающий в себя: трехокись сурьмы Sb2O3 - 0,027 кг и борсодержащее соединение B2O3 - 0,063 кг, после чего мололи до удельной поверхности 5500 см²/г. Далее, для приготовления пресс-порошка, в измельченную смесь добавляли 7 мас.ч. воды и 2 мас.ч. пигмента для стекла и смешивали в лабораторных бегунах. После чего пресс-порошок засыпали в пресс-формы и при помощи гидравлического пресса прессовали и получали сформованные образцы размером 23х23 мм.

Характеристики изделий (стеклянной плитки) после обжига при различных температурах по примеру 2 приведены в таблице 2.

Анализируя данные из таблицы 2, можно сделать вывод, что для данного состава смеси, при котором содержание активатора составляет 3 мас.ч. и соотношение трехокиси сурьмы Sb2O3 в нем – 30 мас.ч. оптимальной температурой обжига является температура 720°С.

Пример 3

Изготовление композиции пресс-порошка с применением комплексного активатора спекания в виде борсодержащего соединения и трехокиси сурьмы Sb2O3, доля которого составляет – 3 мас.ч. и доля трехокиси сурьмы Sb2O3 в активаторе составляет – 45 мас.ч., осуществляли аналогичным образом.

№	Наименование компонента	содержания компонента в смеси мас.ч.
1	Стеклобой листовой измельченный	97
2	Трехокись сурьмы Sb2O3	1,35
3	Борсодержащее соединение В2О3	1,65
4	Вода (сверх 100%)	7

Отходы листового стекла пропускали через щековую дробилку с получением кусков размером 1-2 мм. Далее помол осуществляли в лабораторной шаровой мельнице с керамической футеровкой, куда поочередно загружали измельченное стекло с размером кусков 1-2 мм – 2,91 кг, комплексный активатор, включающий в себя: трехокись сурьмы Sb2O3 – 0,0405 кг и борсодержащее соединение В2О3 –0,0495 кг, после чего мололи до удельной поверхности 5200 см²/г. Далее, для приготовления пресс-порошка, в измельченную смесь добавляли 7 мас.ч. воды и 2 мас.ч. пигмента для стекла и смешивали в лабораторных бегунах. После чего пресс-порошок засыпали в пресс-формы и при помощи гидравлического пресса прессовали и получали сформованные образцы размером 23х23 мм.

Характеристики изделий (стеклянной плитки) после обжига при различных температурах по примеру 3 приведены в таблице 3.

Анализируя данные из таблицы 3, можно сделать вывод о том, что оптимальной температурой обжига является температура 780°С и 810°С для данного состава смеси, при котором содержание активатора составляет 3 мас.ч. и соотношение трехокиси сурьмы Sb2O3 в нем – 45 мас.ч.

Температуру обжига для конкретных изделий в указанных пределах выбирают опытным путем в зависимости от кривой вязкости используемых отходов стекла и требований к физико-механическим и химическим показателям, т.е. необходимости уровня кристаллизации стеклофазы.

Испытания опытных образцов изделий, выполненных заявляемым способом, показало, что в зависимости от марки стекла и температурного режима обжига, предел прочности на изгиб - у_изг 1100-1500 кг/см² и предел прочности сжатия - у_сж 3600-4000 кг/см². Т.е., при осуществлении предложенного способа, качество изделий не снижается при пониженных общих энергозатратах.

Таким образом, задача изобретения решена.

Claims

Способ изготовления изделий из отходов стекла, включающий механическое измельчение этих отходов, приготовление пресс-порошка или литьевого шликера, формование заготовок прессованием порошка в пресс-форме или литьем шликера, термообработку и охлаждение заготовок, отличающийся тем, что порошковая композиция включает 97-98 мас.ч. отходов стекла и комплексный активатор спекания - остальное, при этом комплексный активатор спекания представляет собой борсодержащее соединение B₂O₃ и трехокись сурьмы, где доля трехокиси сурьмы Sb₂O₃ в активаторе спекания составляет 10-50 мас.ч., при этом термообработку заготовок ведут при температуре 700-850°С, обеспечивающей, в зависимости от состава стекла, его закристаллизование и получение глянцевой поверхности при охлаждении.