EA036777B1 - Method for foamed glass production - Google Patents
Method for foamed glass production Download PDFInfo
- Publication number
- EA036777B1 EA036777B1 EA201900049A EA201900049A EA036777B1 EA 036777 B1 EA036777 B1 EA 036777B1 EA 201900049 A EA201900049 A EA 201900049A EA 201900049 A EA201900049 A EA 201900049A EA 036777 B1 EA036777 B1 EA 036777B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- temperature
- range
- foam glass
- stage
- foaming
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/08—Other methods of shaping glass by foaming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/10—Forming beads
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/02—Compositions for glass with special properties for coloured glass
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)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству строительных материалов с низкими значениями теплопроводности и плотности, в частности касается способа производства пеностекла. Более конкретно изобретение относится к способу производства пеностекла, имеющему высокие прочностные характеристики, и который может быть применен при получении пеностекла со структурой закрытых ячеек, в том числе из переработанного боя стекла.The invention relates to the production of building materials with low values of thermal conductivity and density, in particular, relates to a method for the production of foam glass. More specifically, the invention relates to a method for the production of foam glass, which has high strength characteristics, and which can be used to obtain foam glass with a closed cell structure, including from recycled broken glass.
Пеностекло относится к искусственным твердым пенам, которые широко применяются в качестве строительных и теплоизоляционных материалов. Твердая пена - это дисперсионная система с твердой дисперсионной средой и газовой дисперсной фазой. Достоинствами этих материалов являются малая плотность, малая теплопроводность и довольно большая прочность, обусловленная их ячеистой структурой и прочностью дисперсионной среды.Foam glass belongs to artificial solid foams, which are widely used as building and thermal insulation materials. Solid foam is a dispersion system with a solid dispersion medium and a gas dispersed phase. The advantages of these materials are low density, low thermal conductivity and rather high strength due to their cellular structure and the strength of the dispersion medium.
Пеностекло обладает рядом характеристик, которые делают его полезным в качестве теплоизоляционного материала. Концепция использования пеностекла как теплоизоляционного материала также хорошо известна. Пеностекло представляет собой долговечный и негорючий теплоизоляционный материал, применяемый в широком диапазоне температур от -268°С до +500°С, имеющий высокую прочность при малой плотности, сохраняющий при многолетнем эксплуатационном режиме стабильность свойств.Foam glass has a number of characteristics that make it useful as an insulating material. The concept of using foam glass as an insulating material is also well known. Foam glass is a durable and non-combustible heat-insulating material used in a wide temperature range from -268 ° C to + 500 ° C, having high strength at low density, maintaining stability of properties under long-term operating conditions.
Что касается исходного сырья для получения пеностекла, то коммерческое пеностекло, как правило, получают на основе измельченного стекла, который смешивают с газообразователем и различными добавками. Полученную смесь гранулируют и далее нагревают в печи до температуры вспенивания с последующим охлаждением. Размер частиц измельченного стекла влияет на свойства конечного продукта вспенивания, поэтому стеклобой измельчается в мельницах до частиц определенного размера и сортируется или классифицируется до получения требуемого размера частиц. При сортировке стеклобоя частицы неподходящего размера отделяются и удаляются или могут быть направлены на повторное измельчение. Измельчение частиц до заданного размера осуществляют либо во влажном состоянии, либо в сухом. Желаемый размер частиц исходного стеклобоя и степень его измельчения выбираются для получения желаемой толщины стенок и диаметра ячеек, которые влияют на свойства пеностекла, являющиеся структурно чувствительными. Теплоизоляционное пеностекло представляет собой легкий высокопористый теплоизоляционный материал ячеистой структуры, имеющей многочисленные небольшие закрытые (герметичные) ячейки размером 1500 мкм/10-25 А, толщина стенок которых составляет величину от 1 до 15 мкм. Поскольку каждая маленькая ячейка является фактически изолированным, герметичным пространством, то структура пеностекла с закрытыми порами обеспечивает его превосходные тепло-, звукои пароизоляционные свойства, которые могут быть использованы в качестве изоляционных материалов для строительной и химической промышленности (см. патенты US 8197932; US 7976939; US 6964809). В дополнение к своим превосходным изоляционным свойствам пеностекло является жестким материалом, обладает высокой прочностью на сжатие, а также является огнестойким, химически стойким, не коррозионным и устойчивым к воздействию воды и пара (см., например, патенты US 4430108; US 5151228; US 4798758, а также опубликованные патентные заявки US Patent Appln. 2005/0019542; US, Patent Appln. 2005/0016093; US, Patent Appln. 2004/0080063). Для сравнения, другие известные изоляционные материалы, такие как стекловолокно, полистирол и полиуретан, не имеют структурной прочности и не подходят для высокотемпературных применений. Некоторые (полистирол и полиуретан) выделяют токсичные продукты при воздействии повышенных температур и огня. Пеностекло может быть изготовлено в различных формах и конфигурациях в зависимости от применений.With regard to the feedstock for the production of foam glass, commercial foam glass, as a rule, is obtained on the basis of crushed glass, which is mixed with a blowing agent and various additives. The resulting mixture is granulated and then heated in an oven to the foaming temperature, followed by cooling. The particle size of the crushed glass affects the properties of the final foamed product, therefore cullet is crushed in mills to a specified particle size and sorted or classified to the required particle size. When sorting cullet, particles of the wrong size are separated and removed or can be sent for re-grinding. The grinding of particles to a given size is carried out either in a wet state or in a dry state. The desired particle size of the original cullet and the degree of its grinding are selected to obtain the desired wall thickness and cell diameter, which affects the structurally sensitive properties of the foam glass. Heat-insulating foam glass is a light, highly porous heat-insulating material of a cellular structure with numerous small closed (sealed) cells with a size of 1500 μm / 10-25 A, the wall thickness of which ranges from 1 to 15 μm. Since each small cell is actually an isolated, sealed space, the structure of the closed cell foam glass provides its excellent heat, sound and vapor barrier properties, which can be used as insulation materials for the construction and chemical industries (see patents US 8197932; US 7976939; US 6964809). In addition to its excellent insulating properties, foam glass is a tough material, has high compressive strength, and is flame retardant, chemically resistant, non-corrosive and resistant to water and steam (see, for example, US patents 4,430108; US 5151228; US 4798758 and also published patent applications US Patent Appln. 2005/0019542; US, Patent Appln. 2005/0016093; US, Patent Appln. 2004/0080063). In comparison, other known insulation materials such as fiberglass, polystyrene, and polyurethane lack structural strength and are not suitable for high temperature applications. Some (polystyrene and polyurethane) release toxic products when exposed to high temperatures and fire. Foam glass can be manufactured in various shapes and configurations depending on the application.
Характеристика термическая проводимость указывает на эффективность материала как термического изолятора. Для использования в теплоизоляции пеностекло с низкими значениями теплопроводности является наиболее эффективной теплоизоляцией.The thermal conductivity characteristic indicates the effectiveness of a material as a thermal insulator. For use in thermal insulation, foam glass with low thermal conductivity values is the most effective thermal insulation.
Сочетание свойств прочность/теплопроводность/водопоглощение является основным комплексным показателем, отражающим уровень эффективности теплоизоляционного материала, в том числе теплоизоляционного пеностекла. Чем выше прочность и ниже значение коэффициента теплопроводности и водопоглощения, тем выше потребительские и эксплуатационные свойства пеностекла, а именно его тепловая эффективность и долговечность.The combination of properties strength / thermal conductivity / water absorption is the main complex indicator reflecting the level of efficiency of heat-insulating material, including heat-insulating foam glass. The higher the strength and the lower the value of the coefficient of thermal conductivity and water absorption, the higher the consumer and operational properties of the foam glass, namely its thermal efficiency and durability.
Экспериментально установлено, что при производстве высококачественного теплоизоляционного пеностекла для достижения такого сочетания значений упомянутых выше параметров прочность/теплопроводность/водопоглощение необходимо добиться в период всего технологического процесса сохранения аморфного состояния продукта, характеризующегося наличием только ближнего порядка связей, т.е. не допустить образования кристаллической фазы в структуре пеностекла. Появление при производстве пеностекла в его структуре кристаллической фазы даже в небольшом количестве (1-2 об.%) резко снижает его потребительские качества, а именно увеличивает как теплопроводность, так и водопоглощение, а следовательно, снижает эффективность и долговечность пеностекла. Появление в структуре пеностекла кристаллических включений второй фазы приводит к появлению как поверхностных дефектов в виде микрограниц раздела между аморфной структурой пеностекла и кристаллическими включениями, так и объемных дефектов в виде нарушений гомогенной пористой структуры пеностекла. Появление в объеме пеностекла как поверхностных дефектов, так и объемных создает условия нестабильности структуры в процессе эксплуатации пеностекла, вызывая его растрескивание и разрушение.It has been experimentally established that in the production of high-quality heat-insulating foam glass, in order to achieve such a combination of the values of the above-mentioned parameters strength / thermal conductivity / water absorption, it is necessary to achieve during the entire technological process of maintaining the amorphous state of the product, characterized by the presence of only short-range order of bonds, i.e. to prevent the formation of a crystalline phase in the structure of the foam glass. The appearance in the production of foam glass in its structure of the crystalline phase, even in a small amount (1-2 vol.%), Sharply reduces its consumer qualities, namely, increases both thermal conductivity and water absorption, and therefore reduces the efficiency and durability of the foam glass. The appearance of crystalline inclusions of the second phase in the structure of the foam glass leads to the appearance of both surface defects in the form of micro-interfaces between the amorphous structure of the foam glass and crystalline inclusions, and bulk defects in the form of violations of the homogeneous porous structure of the foam glass. The appearance of both surface defects and volumetric defects in the volume of the foam glass creates conditions for the instability of the structure during the operation of the foam glass, causing its cracking and destruction.
- 1 036777- 1 036777
Известно, что в качестве исходного сырья для производства пеностекла применяют отходы стекольного производства, бой оконного или тарного стекла, гранулят из специально сваренного стекла, легкоплавкие щелочесодержащие горные породы (см. патенты US 4833015; US 4992321; US 5516351; US 3951632; US 4758538). Использование несортированного боя стекла вследствие неоднородности его состава создает существенные трудности для получения пеностекла со стабильными свойствами, однако использование стеклобоя в качестве сырья для получения пеностекла позволяет значительно снизить себестоимость продукта и утилизировать отходы при производстве тарного или оконного стекла.It is known that waste glass production, broken glass or container glass, granulate from specially welded glass, low-melting alkali-containing rocks are used as a raw material for the production of foam glass (see patents US 4833015; US 4992321; US 5516351; US 3951632; US 4758538) ... The use of unsorted glass breakage due to the heterogeneity of its composition creates significant difficulties for obtaining foam glass with stable properties, however, the use of cullet as a raw material for producing foam glass can significantly reduce the cost of the product and dispose of waste in the production of container or window glass.
Стекла массового спроса по химическому составу представлены в основном оксидами Si, Al, Na, K, Са, Mg, Fe, при этом в составе стекла в основном присутствуют оксиды Na, Са, Si. Известно, что хорошими свойствами обладают стекла, содержащие в своем составе 60-72,5 мас.% SiO2, 0,10-0,20 мас.м% Fe2O3, 4,5-6 мас.% СаО, 1,5-2,5 мас.% MgO, 12,5-15,0 мас.% Na2O, 0,4-0,2 мас.% K2O. Поведение практически всех стекол такого состава при их высокотемпературной обработке может быть описано с помощью диаграммы состояния трехкомпонентной системы Na2O - СаО - SiO2.In terms of chemical composition, glasses of mass demand are mainly represented by oxides of Si, Al, Na, K, Ca, Mg, Fe, while the composition of glass mainly contains oxides of Na, Ca, Si. It is known that glasses containing 60-72.5 wt.% SiO 2 , 0.10-0.20 wt.% Fe 2 O 3 , 4.5-6 wt.% CaO, 1 , 5-2.5 wt.% MgO, 12.5-15.0 wt.% Na 2 O, 0.4-0.2 wt.% K2O. The behavior of almost all glasses of this composition during their high-temperature treatment can be described using the phase diagram of the three-component system Na2O - CaO - SiO2.
Еще одним основным видом сырья в производстве пеностекла являются газообразователи.Gas generators are another main raw material in the production of foam glass.
Известны различные способы получения пеностекла, в которых контроль за процессом вспенивания осуществляется регулированием температуры и природой ингредиентов, из которых формируют сырьевую композицию. Практика показывает, что одним из определяющих факторов, влияющих на процесс получения качественного пеностекла, является сырьевая композиция для его получения, поскольку от состава и качества композиции зависит в последствии физико-химическая структура пеностекла, определяющая его теплотехнические и механические свойства. Например, американская компания Pittsburgh Corning Corporation (РСС), Питтсбург, разработала и выпустила на рынок пеностекло, известное как Foam Glas® (см., например, патенты US 3995541, US 4119422, US 4192224, US 4571321 и US 4623585, а также статью Pittsburg Corning Foamglas Insulation, 2004, Pittsburg Corning Corporation). Плитка теплоизоляционного пеностекла, маркированного как Foam Glas® и коммерчески продаваемая РСС, относительно легкая, т.к. имеет относительно низкую плотность, однако такие плитки легко ломаются при воздействии на них сил, обычно действующих на внешних стенах зданий или в других конструкциях зданий. Таким образом, такие плитки не подходят для облицовки наружных стен или других нагруженных конструкций.There are various methods for producing foam glass, in which the foaming process is controlled by adjusting the temperature and the nature of the ingredients from which the raw material composition is formed. Practice shows that one of the determining factors affecting the process of obtaining high-quality foam glass is the raw material composition for its production, since the physicochemical structure of the foam glass subsequently depends on the composition and quality of the composition, which determines its thermal and mechanical properties. For example, the American company Pittsburgh Corning Corporation (PCC) of Pittsburgh has developed and marketed a foam glass known as Foam Glas® (see, for example, US Pat. Nos. 3995541, US 4119422, US 4192224, US 4571321 and US 4623585, and article Pittsburg Corning Foamglas Insulation, 2004, Pittsburg Corning Corporation). Insulating foam tile, labeled Foam Glas® and commercially sold by PCC, is relatively lightweight because has a relatively low density, however, such tiles break easily when subjected to forces, usually acting on the outer walls of buildings or other building structures. Thus, such tiles are not suitable for external wall cladding or other stressed structures.
Патент US 4192664, Pittsburgh Corning Corporation, раскрывает способ производства пеностекла с использованием специально сваренного стекла, для улучшения свойств которого используют дефицитные и дорогостоящие ингредиенты. Измельченное специально сваренное стекло механически смешивается с измельченным газообразователем, причем оба компонента находятся в твердофазном состоянии. Производимое корпорацией Pittsburg Corning Corp., США, теплоизоляционное пеностекло марки Foam Glas® характеризуется низкой прочностью при малой плотности, то есть незначительной способностью материала выдерживать нагрузки на сжатие при малой плотности пеностекла. При этом применение известного способа характеризуется высокой себестоимостью пеностекла, поскольку он связан с проблемой энерго- и трудоемкой операции варки стекла специального состава, при этом перемешивание исходных компонентов проводят в состоянии твердой фазы.US patent 4192664, Pittsburgh Corning Corporation, discloses a method of producing foam glass using specially welded glass, to improve the properties of which are used scarce and expensive ingredients. Crushed specially welded glass is mechanically mixed with crushed blowing agent, and both components are in a solid state. Manufactured by Pittsburg Corning Corp., USA, Foam Glas® is characterized by low strength at low density, that is, insignificant ability of the material to withstand compressive loads at low density of foam glass. At the same time, the use of the known method is characterized by a high cost of foam glass, since it is associated with the problem of energy and laborious operation of melting glass of a special composition, while the mixing of the initial components is carried out in the state of the solid phase.
Патент US 4826788 раскрывает композицию для производства блочного пеностекла, содержащую в качестве основы тонкоизмельченное специально сваренное стекло с размером зерна менее 250 мкм. Известная композиция содержит по крайней мере 95 вес.% тонкоизмельченного специально сваренного стекла, содержащего по крайней мере 25 вес.% оксида щелочного металла, тонкоизмельченный стеклобой, содержащий менее 16 вес.% оксида щелочного металла, воду, вспенивающий углеродсодержащий агент и наполнитель. В качестве вспенивающего агента композиция содержит органическое вещество, выделяющее углерод и монооксид углерода при температуре не менее 600°С, а также выделяющее кислород при температуре не менее 700°С. В качестве неорганического наполнителя известная композиция содержит вещество из ряда: карбонат кальция, карбонат бария, доломит и их смесь.US Pat. No. 4,826,788 discloses a composition for the production of block foamed glass containing, as a base, finely ground specially welded glass with a grain size of less than 250 microns. The known composition contains at least 95 wt.% Finely ground specially welded glass containing at least 25 wt.% Alkali metal oxide, finely ground cullet containing less than 16 wt.% Alkali metal oxide, water, foaming carbon-containing agent and filler. As a blowing agent, the composition contains an organic substance that releases carbon and carbon monoxide at a temperature of at least 600 ° C, and also releases oxygen at a temperature of at least 700 ° C. As an inorganic filler, the known composition contains a substance from the series: calcium carbonate, barium carbonate, dolomite and their mixture.
Способ производства пеностекла и композиция для его производства раскрыты также в патенте US 4430107. Известная композиция содержит 95 вес.% специально сваренного тонкоизмельченного стекла с размером зерна менее 0,1 мм, а также тонкомолотый стеклобой. Для приготовления исходной композиции используют воду, имеющую температуру из диапазона 50-95°С. Перед вспениванием гранулированную исходную композицию нагревают до 300°С.A method for the production of foam glass and a composition for its production are also disclosed in US patent 4430107. The known composition contains 95 wt.% Of specially welded fine glass with a grain size of less than 0.1 mm, as well as finely ground cullet. To prepare the initial composition, water is used having a temperature in the range of 50-95 ° C. The granular starting composition is heated to 300 ° C before foaming.
Патент US 4198224 раскрывает способ получения пеностекла, в котором специальным образом приготовленный стеклобой используют в качестве ингредиента порошкообразного сырьевого материала, при этом пеностекло получают путем предварительного помола стеклобоя в шаровой мельнице с газообразователем, содержащим углерод, до достижения среднего размера частиц порошкообразного материала порядка 4-5 мкм. Порошкообразную шихту, содержащую тонкомолотый стеклобой и газообразователь, затем спекают, а после охлаждения подвергают вспениванию при температуре 871-899°С.US patent 4198224 discloses a method for producing foam glass, in which a specially prepared cullet is used as an ingredient of a powdery raw material, wherein the foam glass is obtained by preliminary grinding the cullet in a ball mill with a blowing agent containing carbon until the average particle size of the powder material is of the order of 4-5 μm. The powdery mixture containing finely ground cullet and a blowing agent is then sintered and, after cooling, is foamed at a temperature of 871-899 ° C.
В патенте RU 2176219 раскрыт способ получения теплоизоляционного пеностекла с использованием композиции, содержащей дробленый стеклобой с размером зерна не более 5 мм, карбонат натрия, щелочь, сажу и воду. Приготавливают суспензию путем мокрого измельчения ингредиентов до величиныPatent RU 2176219 discloses a method for producing heat-insulating foam glass using a composition containing crushed cullet with a grain size of not more than 5 mm, sodium carbonate, alkali, soot and water. A suspension is prepared by wet grinding the ingredients to a value
- 2 036777 фракций 0,63 мкм, добавляют в нее флокулянт, высушивают промежуточный продукт и после формования подвергают вспениванию.- 2,036777 fractions of 0.63 μm, add a flocculant to it, dry the intermediate product and, after molding, are subjected to foaming.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному способу является способ получения пеностекла, раскрытый заявителями в их евразийском патенте ЕА 013986. Известный способ включает этап смешивания трех ингредиентов: тонкомолотый порошок стекла с размером зерна 2-4 мкм, углеродсодержащий газообразователь и вода, взятых в соотношении, мас.%: вода - 725; углеродсодержащий газообразователь - 0,5-3,0 и тонкомолотый порошок стекла - остальное. В результате смешивания трех ингредиентов образуется водная суспензия. Затем проводят высушивание полученной водной суспензии путем двухстадийной термообработки так, что на первом этапе температуру суспензии задают менее 100°С и выдерживают в течение 30-40 мин, а затем на втором этапе задают температуру из диапазона 200-550°С и выдерживают до полного удаления свободной и химически связанной воды. После этого проводят охлаждение высушенного продукта до температуры окружающей среды и его измельчение до размеров частиц 2-4 мкм с получением порошкообразной гомогенной смеси. Полученная согласно прототипу порошкообразная гомогенная смесь является однокомпонентной смесью, т.к. состоит только из однотипных частиц помола высушенной суспензии, отличающихся между собой размером в пределах заданного диапазона от 2 до 4 мкм. Полученная порошкообразная смесь является шихтой, пригодной для вспенивания и получения пеностекла, имеющего при плотности 100-200 кг/м3 прочность от 10,0 до 50,0 кг/см2 соответственно.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is the method of producing foam glass, disclosed by the applicants in their Eurasian patent EA 013986. The known method includes the stage of mixing three ingredients: finely ground glass powder with a grain size of 2-4 microns, a carbon-containing blowing agent and water taken in the ratio, wt%: water - 725; carbon-containing blowing agent - 0.5-3.0 and finely ground glass powder - the rest. As a result of mixing the three ingredients, an aqueous suspension is formed. Then the resulting aqueous suspension is dried by two-stage heat treatment so that at the first stage the temperature of the suspension is set less than 100 ° C and held for 30-40 minutes, and then at the second stage the temperature is set from the range of 200-550 ° C and kept until complete removal free and chemically bound water. After that, the dried product is cooled to ambient temperature and ground to a particle size of 2-4 microns to obtain a powdery homogeneous mixture. The homogeneous powder mixture obtained according to the prototype is a one-component mixture, since consists only of the same type of grinding particles of the dried suspension, differing in size within the specified range from 2 to 4 microns. The resulting powder mixture is a charge suitable for foaming and obtaining foam glass having a strength of 10.0 to 50.0 kg / cm 2 at a density of 100-200 kg / m 3, respectively.
В способе производства пеностекла, раскрытом в патенте ЕА 013986, в качестве углеродсодержащего газообразователя используют вещества из ряда: органические кислоты, моноспирты и полиолы, целлюлоза, углеводороды. Кроме того, после завершения процесса вспенивания предварительно закаливают структуру вспененного продукта путем снижения температуры от температуры вспенивания 770-830°С до температуры из диапазона 500-550°С со скоростью в интервале 50-100°/мин. Затем полученную при закалке структуру пеностекла стабилизируют, для чего предварительно выдерживают при температуре из диапазона 500-550°С в течение 40-60 мин, а затем осуществляют трехстадийное охлаждение так, что на первом этапе охлаждение от температуры из диапазона 500-550°С до температуры 300±10°С ведут со скоростью не более 0,2°/мин, на втором этапе последующее охлаждение до температуры 200±10°С ведут со скоростью не более 0,3°/мин, а на третьем этапе последующее охлаждение до температуры окружающей среды ведут скоростью не более 0,7°/мин.In the method for the production of foam glass disclosed in patent EA 013986, substances from the series: organic acids, monoalcohols and polyols, cellulose, hydrocarbons are used as a carbon-containing blowing agent. In addition, after the completion of the foaming process, the structure of the foamed product is preliminarily quenched by reducing the temperature from the foaming temperature of 770-830 ° C to a temperature in the range of 500-550 ° C at a rate in the range of 50-100 ° / min. Then, the structure of foam glass obtained during quenching is stabilized, for which it is preliminarily kept at a temperature in the range of 500-550 ° C for 40-60 min, and then three-stage cooling is carried out so that at the first stage, cooling from a temperature in the range of 500-550 ° C to temperatures of 300 ± 10 ° C are carried out at a rate of no more than 0.2 ° / min, at the second stage, subsequent cooling to a temperature of 200 ± 10 ° C is carried out at a rate of no more than 0.3 ° / min, and at the third stage, subsequent cooling to a temperature the environment is conducted at a rate of no more than 0.7 ° / min.
Способ получения пеностекла по патенту ЕА 013986 и промышленно производимое пеностекло с использованием способа обладает комплексом указанных выше полезных свойств. Способ по патенту ЕА 013986 был разработан авторами данной заявки, внедрен на промышленном производстве и представлен на рынке под товарным знаком Neoporm/Неопорм®.The method for producing foam glass according to patent EA 013986 and industrially produced foam glass using the method has a complex of the above-mentioned useful properties. The method according to the patent EA 013986 was developed by the authors of this application, implemented in industrial production and presented on the market under the trademark Neoporm / Neoporm®.
Характеристиками твердых пен являются следующие параметры: пенообразующая способность раствора/дисперсионной среды, кратность пены и стабильность (устойчивость) пены.The characteristics of solid foams are the following parameters: the foaming capacity of the solution / dispersion medium, the expansion rate of the foam and the stability (stability) of the foam.
Пенообразующая способность раствора/дисперсионной среды - это количество пены, выражаемое ее объемом (см3) или высотой столба (см), которое образуется из заданного постоянного объема пенообразующего раствора при соблюдении условий пенообразования в течение постоянного времени.The foaming ability of a solution / dispersion medium is the amount of foam, expressed by its volume (cm 3 ) or column height (cm), which is formed from a given constant volume of a foaming solution under the conditions of foaming for a constant time.
Кратность пены - это отношение объема пены к объему дисперсионной среды, пошедшего на ее образование.The multiplicity of foam is the ratio of the volume of the foam to the volume of the dispersion medium that went into its formation.
Стабильность (устойчивость) пены - это ее способность сохранять общий объем, дисперсность. Часто в качестве меры стабильности используют время существования (жизни) выделенного элемента пены (отдельного пузырька) или определенного объема пены.Stability (stability) of a foam is its ability to maintain its overall volume and dispersity. The lifetime (lifetime) of an isolated foam element (an individual bubble) or a certain volume of foam is often used as a measure of stability.
Известный из патента ЕА 013986 способ получения пеностекла позволяет получать коммерческое пеностекло с высокими прочностными характеристиками, однако он не позволяет со стабильным постоянством (результатом) получать вспенивание пеностекла до уровня/высоты не менее 250 мм, при этом одновременно сохраняя мелкоячеистую гомогенную структуру и плотность пеностекла менее 140 кг/м3.The method for producing foam glass known from patent EA 013986 makes it possible to obtain commercial foam glass with high strength characteristics, however, it does not allow with stable constancy (result) to obtain foam glass foaming to a level / height of at least 250 mm, while simultaneously maintaining a fine-mesh homogeneous structure and density of foam glass less 140 kg / m 3 .
Патенты RU 2526452 и RU 2594416 раскрывают способы производства пеностекла из стеклобоя с использованием добавок, которые снижают температуру спекания и сокращают длительность этапа вспенивания. Однако известные добавки не влияют на уровень подъема пены, не позволяют управлять высотой подъема вспениваемого материала/шихты. Известные добавки не влияют на пенообразующую способность исходной сырьевой смеси, кратность пены и стабильность (устойчивость) пены.Patents RU 2526452 and RU 2594416 disclose methods of producing foam glass from cullet using additives that lower the sintering temperature and shorten the duration of the foaming stage. However, the known additives do not affect the level of foam rise, do not allow to control the rise of the material to be foamed / charge. Known additives do not affect the foaming ability of the original raw mixture, foam expansion and foam stability (stability).
Вместе с тем в уровне техники имеется потребность получения блоков пеностекла с увеличенной высотой подъема вспениваемого материала. Так потребность в получении таких блоков пеностекла особенно актуальна при изготовлении из пеностекла изделий сложной геометрической формы в виде сегментов, полуцилинров и прочих геометрических форм, используемых в промышленном строительстве для тепловой изоляции технологического оборудования и трубопроводов, эксплуатируемых в условиях низких температур, в том числе для объектов СПГ-индустрии (термин СПГ означает сжиженный природный газ).At the same time, there is a need in the prior art to obtain foam glass blocks with an increased lifting height of the foamed material. So the need to obtain such blocks of foam glass is especially relevant in the manufacture of foam glass products of complex geometric shapes in the form of segments, half-cylinders and other geometric shapes used in industrial construction for thermal insulation of technological equipment and pipelines operated at low temperatures, including for objects LNG industry (the term LNG stands for liquefied natural gas).
В современном промышленном производстве важное значение имеет увеличение высоты вспенивания/вспененных блоков до значения не менее 250 мм, что позволяет из одного блока пеностекла произвоIn modern industrial production, it is important to increase the height of foaming / foam blocks to a value of at least 250 mm, which allows production from one block of foam glass.
- 3 036777 дить большее количество товарных изделий, а значит увеличивать эффективность производства продукции и при этом значительно более рационально использовать энергетические и материальные ресурсы, сохраняя при этом высокие потребительские качества пеностекла как теплоизоляционного материала.- 3,036,777 to produce a greater number of commercial products, which means to increase the efficiency of production and at the same time to use energy and material resources much more efficiently, while maintaining high consumer qualities of foam glass as an insulating material.
В рамках данной заявки решается задача уменьшения теплопроводности пеностекла и достижения устойчивой воспроизводимости результатов вспенивания пеностекла высотой не менее 250 мм при сохранении коэффициента теплопроводности пеностекла в диапазоне значений не более 0,050 Вт/м-К при его непрерывном конвейерном производстве. Имеется также потребность в одновременном сохранении гомогенной, мелкоячеистой структуры пеностекла. Решается также задача снижения плотности пеностекла до величины не более 140 кг/м3.Within the framework of this application, the problem is solved of reducing the thermal conductivity of foam glass and achieving stable reproducibility of the results of foaming glass with a height of at least 250 mm while maintaining the thermal conductivity coefficient of foam glass in the range of values not more than 0.050 W / m-K during its continuous conveyor production. There is also a need for the simultaneous preservation of a homogeneous, fine-mesh structure of the foam glass. The problem of reducing the density of foam glass to a value of no more than 140 kg / m 3 is also being solved.
Поставленная задача достигается тем, что в способе производства пеностекла, включающем смешивание тонкомолотого порошка стекла с размером зерна основной фракции не более 30 мкм, углеродсодержащего газообразователя и воды, где упомянутые ингредиенты взяты в соотношении, мас.%, вода 3-25; углеродсодержащий газообразователь 0,5-3,0 и тонкомолотый порошок стекла - остальное, с образованием водной суспензии, последующее высушивание водной суспензии путем двухстадийной термообработки так, что на первой стадии температуру термообработки суспензии задают менее 100°С и выдерживают в течение 30-60 мин, а на второй стадии задают температуру из диапазона 200-550°С и выдерживают суспензию до полного удаления воды, затем охлаждают высушенный продукт до температуры окружающей среды, проводят совместное измельчение охлажденного продукта сушки водной суспензии и серосодержащей добавки до размеров зерна основной фракции не более 30 мкм с получением двухкомпонентной порошкообразной гомогенной композиции, пригодной для вспенивания при многостадийной термообработке, включающей предварительный нагрев указанной выше композиции до температуры спекания из диапазона 570-650°С, при этом нагрев этой композиции в диапазоне температур от 300±10°С до температуры спекания ведут в течение 60-90 мин, последующую выдержку при температуре спекания в течение 60-90 мин, дальнейший нагрев до температуры вспенивания из диапазона 740-830°С со скоростью 2-3°/мин, последующую выдержку при температуре вспенивания, выбранной из диапазона 740830°С, в течение времени, достаточного для завершения процесса вспенивания, и получение после охлаждения пеностекла, имеющего при плотности не более 140 кг/м3 прочность не менее 10,0 кг/см2.The task is achieved by the fact that in the method for the production of foam glass, including mixing finely ground glass powder with a grain size of the main fraction of no more than 30 microns, a carbon-containing blowing agent and water, where the above ingredients are taken in a ratio, wt%, water 3-25; carbon-containing blowing agent 0.5-3.0 and finely ground glass powder - the rest, with the formation of an aqueous suspension, subsequent drying of the aqueous suspension by two-stage heat treatment so that at the first stage the temperature of the heat treatment of the suspension is set less than 100 ° C and held for 30-60 minutes , and at the second stage, the temperature is set from the range of 200-550 ° C and the suspension is maintained until the water is completely removed, then the dried product is cooled to ambient temperature, the cooled product of the drying of the aqueous suspension and the sulfur-containing additive is milled together to a grain size of the main fraction no more than 30 μm to obtain a two-component powdery homogeneous composition suitable for foaming in a multi-stage heat treatment, including preheating the above composition to a sintering temperature from the range of 570-650 ° C, while heating this composition in the temperature range from 300 ± 10 ° C to the sintering temperature within 60-90 minutes, subsequent exposure at the sintering temperature for 60-90 min, further heating to the foaming temperature from the range of 740-830 ° C at a rate of 2-3 ° / min, followed by exposure at the foaming temperature selected from the range of 740-830 ° C for a period of time, sufficient to complete the foaming process, and obtaining, after cooling, foam glass having a strength of at least 10.0 kg / cm 2 at a density of not more than 140 kg / m 3 .
Предпочтительно, что на стадии приготовления водной суспензии из трех ингредиентов в качестве углеродсодержащего газообразователя используют вещества из ряда: органические кислоты, моноспирты и полиолы, целлюлоза, углеводороды. Целесообразно также, что измельчение охлажденного продукта сушки водной суспензии проводят совместно с серосодержащей добавкой, которую вводят в количестве из диапазона 0,01-0,20 мас.% к массе охлажденного продукта сушки водной суспензии. Целесообразно использование в качестве серосодержащей добавки минерала пирита, измельченного до величины зерна, не более 30 мкм, либо серы в виде порошка.It is preferable that at the stage of preparing an aqueous suspension of three ingredients, substances from the series: organic acids, monoalcohols and polyols, cellulose, hydrocarbons are used as a carbon-containing blowing agent. It is also expedient that the grinding of the cooled product of drying the aqueous suspension is carried out together with a sulfur-containing additive, which is introduced in an amount in the range of 0.01-0.20 wt% to the weight of the cooled product of drying the aqueous suspension. It is advisable to use as a sulfur-containing additive pyrite mineral, crushed to a grain size of not more than 30 microns, or sulfur in the form of a powder.
Кроме того, совместное измельчение охлажденного продукта сушки водной суспензии и серосодержащей добавки предпочтительно выполнять партиями заданного объема в шаровой мельнице вертикального типа, работающей в цикличном режиме. В процессе совместного помола продукта сушки водной суспензии и серосодержащей добавки происходит не только их измельчение, но и смешивание с получением двухкомпонентной гомогенной порошкообразной шихты, пригодной для вспенивания.In addition, the joint grinding of the cooled product of the drying of the aqueous suspension and the sulfur-containing additive is preferably performed in batches of a given volume in a vertical-type ball mill operating in a cyclic mode. In the process of joint grinding of the drying product of the aqueous suspension and the sulfur-containing additive, not only their grinding takes place, but also mixing to obtain a two-component homogeneous powder mixture suitable for foaming.
После завершения процесса вспенивания предварительно закаливают структуру вспененного продукта путем снижения температуры от температуры вспенивания 740-830°С до температуры из диапазона 500-550°С со скоростью в интервале 50-100°/мин. Затем полученную при закалке структуру пеностекла стабилизируют, для чего предварительно выдерживают при температуре из диапазона 500-650°С в течение 40-60 мин, а затем осуществляют трехстадийное охлаждение так, что на первом этапе охлаждение от температуры из диапазона 500-650°С до температуры 300±10°С ведут со скоростью не более 0,2°/мин, на втором этапе охлаждение до температуры 200±10°С ведут со скоростью не более 0,3°/мин, а на третьем этапе ведут охлаждение до температуры окружающей среды.After the completion of the foaming process, the structure of the foamed product is pre-quenched by lowering the temperature from the foaming temperature of 740-830 ° C to a temperature in the range of 500-550 ° C at a rate in the range of 50-100 ° / min. Then, the foam glass structure obtained during quenching is stabilized, for which it is preliminarily kept at a temperature in the range of 500-650 ° C for 40-60 minutes, and then three-stage cooling is carried out so that at the first stage, cooling from a temperature in the range of 500-650 ° C to temperatures of 300 ± 10 ° C are carried out at a rate of no more than 0.2 ° / min, at the second stage, cooling to a temperature of 200 ± 10 ° C is carried out at a rate of no more than 0.3 ° / min, and at the third stage, cooling to an ambient temperature Wednesday.
Сущность данного способа производства пеностекла состоит в использовании в качестве шихты, пригодной для вспенивания, двухкомпонентной порошкообразной композиции, состоящей из частиц совместного помола высушенной водной суспензии и частиц серосодержащей добавки, взятых в требуемом диапазоне концентраций. Водную суспензию, пригодную для получения двухкомпонентной шихты, предварительно готовят с использованием трех ингредиентов: порошок стеклобоя, углеродсодержащий газообразова-тель и вода, взятые в требуемом соотношении. Серосодержащую добавку вводят в количестве из диапазона от 0,01 до 0,20 мас.% по отношению к массе охлажденного продукта сушки водной суспензии с соблюдением точности по весу. После этого осуществляют их совместное измельчение с получением двухкомпонентной порошкообразной шихты с размером зерна основной фракции не более 30 мкм. Процесс помола осуществляют в вертикальных шаровых мельницах.The essence of this method for the production of foam glass consists in using, as a charge suitable for foaming, a two-component powder composition consisting of particles of joint grinding of a dried aqueous suspension and particles of a sulfur-containing additive taken in the required concentration range. An aqueous suspension suitable for obtaining a two-component charge is preliminarily prepared using three ingredients: cullet powder, a carbon-containing blowing agent and water taken in the required ratio. The sulfur-containing additive is introduced in an amount in the range from 0.01 to 0.20 wt.% With respect to the weight of the cooled product from the drying of the aqueous suspension, observing the weight accuracy. After that, their joint grinding is carried out to obtain a two-component powdery mixture with a grain size of the main fraction not exceeding 30 μm. The grinding process is carried out in vertical ball mills.
Таким образом, получаемая в данном способе порошкообразная шихта является композицией, состоящей из частиц двух компонент, одна из которых - это продукт сушки водной суспензии, а другая компонента - это серосодержащая добавка. В свою очередь, водная суспензия получается с использованием трех ингредиентов: порошка стеклобоя, углеродсодержащего газообразователя и воды.Thus, the powder mixture obtained in this method is a composition consisting of particles of two components, one of which is the product of the drying of an aqueous suspension, and the other component is a sulfur-containing additive. In turn, an aqueous suspension is obtained using three ingredients: cullet powder, a carbonaceous blowing agent and water.
- 4 036777- 4 036777
Используемые для приготовления водной суспензии три ингредиента представляют собой сложные вещества, химически активные по отношению друг к другу. Так, тонкомолотый порошок стекла, изготовленный не из специально сваренного стекла, а из отходов стекла, предпочтительно из отходов так называемого флоат-стекла/flat glass, т.е. плоского стекла, очищенного от сторонних примесей и измельченного до требуемого размера зерна, имеет высокоразвитую поверхность (от 8000 до 14000 см2/г) и сложный химический состав. Например, тонкомолотый порошок стекла имеет химический состав (мас.%), приведенный в табл.1.The three ingredients used to prepare an aqueous suspension are complex substances that are reactive to each other. Thus, finely ground glass powder made not from specially welded glass, but from glass waste, preferably from so-called flat glass waste, i.e. flat glass, cleaned from foreign impurities and crushed to the required grain size, has a highly developed surface (from 8000 to 14000 cm 2 / g) and a complex chemical composition. For example, finely ground glass powder has the chemical composition (wt%) shown in Table 1.
Таблица 1Table 1
Получаемая согласно данному способу порошкообразная шихта является сложной системой, образованной как частицами высушенной суспензии, имеющими сложный химический состав, так и частицами серосодержащей добавки. Поэтому такая шихта при ее многостадийной термообработке обеспечивает синергетический эффект, благодаря чему углеродсодержащий газообразователь и серосодержащая добавка вместе проявляют более высокую активность, за счет чего возможно значительно увеличить вспениваемость дисперсионной среды до высоты подъема пены не менее 250 мм. Данный способ создает эффект синергизма, обеспечивая одновременно улучшенные теплоизоляционные характеристики пеностекла. Экспериментальный подбор количественных соотношений трех ингредиентов на стадии получения водной суспензии и двух компонент на стадии приготовления шихты приводит к проявлению эффекта синергизма при температуре вспенивания. В такой сложной системе серосодержащая добавка выполняет функцию усиления (стимулирования) газообразования в период вспенивания пеностекла, образуя при этом дополнительные газы внутри ячеек пеностекла, например сероводород.The powdery charge obtained according to this method is a complex system formed both by particles of a dried suspension having a complex chemical composition and by particles of a sulfur-containing additive. Therefore, such a charge, with its multistage heat treatment, provides a synergistic effect, due to which the carbon-containing blowing agent and the sulfur-containing additive together exhibit higher activity, due to which it is possible to significantly increase the foaming ability of the dispersion medium to a foam rise height of at least 250 mm. This method creates a synergistic effect, while simultaneously providing improved thermal insulation characteristics of the foam glass. The experimental selection of the quantitative ratios of three ingredients at the stage of obtaining an aqueous suspension and two components at the stage of preparing a charge leads to the manifestation of a synergistic effect at the foaming temperature. In such a complex system, a sulfur-containing additive performs the function of enhancing (stimulating) gas formation during the period of foaming of the foam glass, while forming additional gases inside the cells of the foam glass, for example, hydrogen sulfide.
Согласно данному способу измельчение осуществляют с помощью специальных шаровых мельниц вертикального типа, работающих в режиме дискретных технологических циклов с загрузкой компонентов в рабочую камеру с помощью промышленных дозирующих устройств. Такой способ позволяет производить точное дозирование компонентов, а также точно контролировать время цикла смешения компонентов, что обеспечивает равномерное распределение серосодержащей добавки в композиции.According to this method, grinding is carried out using special vertical-type ball mills operating in the mode of discrete technological cycles with the loading of components into the working chamber using industrial dosing devices. This method allows for accurate dosing of the components, as well as precise control of the cycle time of mixing the components, which ensures uniform distribution of the sulfur-containing additive in the composition.
В рабочую камеру шаровой мельницы вертикального типа загружается в заданных массовых соотношениях охлажденный продукт сушки водной суспензии, полученный из водной суспензии, прошедшей двухстадийную сушку по данному способу, и серосодержащая добавка в виде порошка. После загрузки компонентов в рабочую камеру шаровой мельницы вертикального типа в заданных массовых соотношениях проводят процесс их совместного помола в течение установленного времени, например в течение 10-30 мин. В результате такого совместного помола высушенной водной суспензии и серосодержащей добавки получают двухкомпонентную порошкообразную гомогенную композицию с равномерно распределенным в ней порошком серосодержащего вещества, готовую для производства пеностекла.In the working chamber of a vertical ball mill, the cooled product of the drying of an aqueous suspension obtained from an aqueous suspension that has undergone two-stage drying according to this method and a sulfur-containing additive in the form of a powder is loaded in predetermined mass ratios. After loading the components into the working chamber of a vertical ball mill in specified mass ratios, the process of their joint grinding is carried out for a specified time, for example, for 10-30 minutes. As a result of such joint grinding of the dried aqueous suspension and the sulfur-containing additive, a two-component powdery homogeneous composition with a powder of a sulfur-containing substance evenly distributed in it, ready for the production of foam glass, is obtained.
Сущность изобретения поясняется неограничивающими примерами реализации.The essence of the invention is illustrated by non-limiting examples of implementation.
Пример 1.Example 1.
Для производства пеностекла согласно данному способу и достижения наилучшего технического результата используют двухкомпонентную порошкообразную гомогенную шихту, предназначенную для вспенивания и полученную путем совместного измельчения охлажденного продукта сушки водной суспензии и серы. Продукт сушки водной суспензии берут в количестве 755,0 кг, а порошок серы берут в количестве 0,55 кг, что составляет 0,073 мас.% к массе продукта сушки водной суспензии.For the production of foam glass according to this method and to achieve the best technical result, a two-component powdery homogeneous mixture is used, intended for foaming and obtained by joint grinding of the cooled product of drying an aqueous suspension and sulfur. The product of drying the aqueous suspension is taken in the amount of 755.0 kg, and the sulfur powder is taken in the amount of 0.55 kg, which is 0.073 wt.% To the weight of the product of drying the aqueous suspension.
Предварительно на стадии получения водной суспензии смешивают тонкомолотый порошок стекла с размером зерна основной фракции не более 30 мкм, глицерин в количестве 1,52кг, воду в количествеPreliminarily, at the stage of obtaining an aqueous suspension, finely ground glass powder with a grain size of the main fraction of not more than 30 microns, glycerin in an amount of 1.52 kg, water in an amount
- 5 036777- 5 036777
14,7 кг и тонкомолотый порошок стекла - 190 кг, с образованием водной суспензии. Затем проводят высушивание водной суспензии путем двухстадийной термообработки так, что на первом этапе температуру термообработки суспензии задают 77°С и выдерживают при этой температуре в течение 60 мин, а на втором этапе сушки задают температуру 220°С и выдерживают до полного удаления воды. Затем проводят охлаждение высушенного продукта до температуры окружающей среды. После этого в рабочую камеру шаровой мельницы вертикального типа загружаются охлажденный продукт сушки водной суспензии, прошедшей двухстадийную термообработку, в количестве 755,0 кг и порошкообразная сера в количестве 0,55 кг, что составляет 0,073 мас.% серы к массе охлажденного продукта сушки суспензии. После загрузки этих двух компонентов в рабочую камеру шаровой мельницы вертикального типа проводят их совместный пол в течение 12 мин. В результате такого совместного помола охлажденного продукта сушки водной суспензии и серосодержащей добавки до размеров зерна основной фракции не более 30 мкм происходит их измельчение и смешивание, при этом получают двухкомпонентную порошкообразную гомогенную композицию с равномерно распределенным в ней порошком серосодержащего вещества, готовую для производства пеностекла.14.7 kg and finely ground glass powder - 190 kg, with the formation of an aqueous suspension. Then the aqueous suspension is dried by a two-stage heat treatment so that at the first stage the temperature of the heat treatment of the suspension is set at 77 ° C and kept at this temperature for 60 minutes, and at the second stage of drying the temperature is set at 220 ° C and held until the water is completely removed. Then, the dried product is cooled to ambient temperature. After that, the cooled product of the drying of the aqueous suspension, which has undergone two-stage heat treatment, in the amount of 755.0 kg and powdered sulfur in the amount of 0.55 kg, which is 0.073 wt.% Sulfur to the weight of the cooled product of the suspension drying, are loaded into the working chamber of the vertical-type ball mill. After loading these two components into the working chamber of a vertical ball mill, their joint floor is carried out for 12 minutes. As a result of such joint grinding of the cooled product of drying an aqueous suspension and a sulfur-containing additive to a grain size of the main fraction of no more than 30 μm, they are ground and mixed, and a two-component powdery homogeneous composition is obtained with a powder of a sulfur-containing substance uniformly distributed in it, ready for the production of foam glass.
После этого проводят многостадийную термообработку полученной двухкомпонентной порошкообразной гомогенной композиции путем ее предварительного нагрева до температуры спекания 650°С, при этом нагрев указанной композиции в диапазоне температур от 300±10°С до температуры спекания 650°С ведут в течение 60 мин. Затем полученный промежуточный продукт выдерживают при температуре спекания в течение 60 мин. После этого проводят дальнейший нагрев до температуры вспенивания 745°С со скоростью 2-3°/мин и выдерживают при температуре вспенивания 745°С в течение 40 мин, достаточно для завершения процесса вспенивания. Полученное после охлаждения пеностекло имеет при плотности не более 140 кг/м3 прочность не менее 12 кг/см2.Thereafter, a multi-stage heat treatment of the obtained two-component powdery homogeneous composition is carried out by preheating it to a sintering temperature of 650 ° C, while heating the specified composition in the temperature range from 300 ± 10 ° C to a sintering temperature of 650 ° C is carried out for 60 minutes. Then the resulting intermediate product is kept at the sintering temperature for 60 minutes. After that, further heating is carried out to a foaming temperature of 745 ° C at a rate of 2-3 ° / min and is kept at a foaming temperature of 745 ° C for 40 minutes, sufficient to complete the foaming process. The foam glass obtained after cooling has a strength of not less than 12 kg / cm 2 at a density of not more than 140 kg / m 3 .
Пример 2.Example 2.
Пример 2 осуществляют аналогично примеру 1, при этом в качестве углеродсодержащего газообразователя на стадии приготовления сырьевой смеси используют этановую кислоту, а в качестве серосодержащего вещества используют минерал пирит, измельченный до величины зерна не более 30 мкм.Example 2 is carried out analogously to example 1, while ethanic acid is used as a carbon-containing gas generator at the stage of preparing the raw mixture, and the mineral pyrite is used as a sulfur-containing substance, crushed to a grain size of no more than 30 μm.
Продукт сушки водной суспензии берут в количестве 700,0 кг, а порошок серосодержащего вещества берут в количестве 0,75 кг, что составляет 0,11 мас.% к массе продукта сушки водной суспензии.The product of drying the aqueous suspension is taken in the amount of 700.0 kg, and the powder of the sulfur-containing substance is taken in the amount of 0.75 kg, which is 0.11 wt.% To the weight of the product of drying the aqueous suspension.
На стадии получения водной суспензии смешивают тонкомолотый порошок стекла с размером зерна основной фракции не более 30 мкм, этановую кислоту в количестве 1,34 кг, воду в количестве 12,4 кг и тонкомолотый порошок стекла - 190 кг, с образованием водной суспензии. Затем проводят высушивание водной суспензии путем двухстадийной термообработки так, что на первом этапе температуру сушки суспензии задают 80°С и выдерживают при этой температуре в течение 60 мин, а на втором этапе сушки задают температуру 300°С и выдерживают до полного удаления воды. Затем проводят охлаждение высушенного продукта до температуры окружающей среды.At the stage of obtaining an aqueous suspension, finely ground glass powder with a grain size of the main fraction not exceeding 30 microns, ethanic acid in an amount of 1.34 kg, water in an amount of 12.4 kg and finely ground glass powder - 190 kg are mixed, with the formation of an aqueous suspension. Then, the aqueous suspension is dried by a two-stage heat treatment so that at the first stage the drying temperature of the suspension is set to 80 ° C and kept at this temperature for 60 minutes, and at the second stage of drying the temperature is set at 300 ° C and held until the water is completely removed. Then, the dried product is cooled to ambient temperature.
После производства необходимого количества высушенного продукта в рабочую камеру шаровой мельницы вертикального типа загружаются охлажденный продукт сушки водной суспензии, прошедшей двухстадийную термообработку, в количестве 650 кг и серосодержащее вещество - минерал пирит, в количестве 0,65 кг, что составляет 0,10 мас.% серосодержащего вещества к массе охлажденного продукта сушки суспензии. После загрузки этих двух компонентов в рабочую камеру шаровой мельницы вертикального типа проводят их совместный помол в течение 20 мин. В результате такого совместного помола охлажденного продукта сушки водной суспензии и серосодержащей добавки до размеров зерна основной фракции не более 30 мкм происходит их измельчение и смешивание, при этом получают двухкомпонентную порошкообразную гомогенную композицию.After the production of the required amount of the dried product, the cooled product of the drying of an aqueous suspension that has undergone a two-stage heat treatment, in the amount of 650 kg, and the sulfur-containing substance - the mineral pyrite, in the amount of 0.65 kg, which is 0.10 wt.%, Are loaded into the working chamber of a vertical ball mill sulfur-containing substance to the mass of the cooled suspension drying product. After loading these two components into the working chamber of a vertical ball mill, they are milled together for 20 minutes. As a result of such joint grinding of the cooled product of drying an aqueous suspension and a sulfur-containing additive to a grain size of the main fraction of not more than 30 μm, they are ground and mixed, and a two-component powdery homogeneous composition is obtained.
После этого проводят многостадийную термообработку полученной двухкомпонентной порошкообразной гомогенной композиции путем ее предварительного нагрева до температуры спекания 640°С, при этом нагрев указанной смеси в диапазоне температур от 300±10°С до температуры спекания 640°С ведут в течение 60 мин. Затем полученный промежуточный продукт выдерживают при температуре спекания в течение 60 мин. После этого проводят дальнейший нагрев до температуры вспенивания 750°С со скоростью 2-3°/мин и выдерживают при температуре вспенивания 750°С в течение 40 мин, достаточных для завершения процесса вспенивания. Полученное после охлаждения пеностекло имеет при величине плотности не более 140 кг/м3 величину прочности не менее 10 кг/см2.After that, a multistage heat treatment of the obtained two-component powdery homogeneous composition is carried out by preheating it to a sintering temperature of 640 ° C, while heating the specified mixture in the temperature range from 300 ± 10 ° C to a sintering temperature of 640 ° C is carried out for 60 minutes. Then the resulting intermediate product is kept at the sintering temperature for 60 minutes. Thereafter, further heating is carried out to a foaming temperature of 750 ° C at a rate of 2-3 ° / min and is maintained at a foaming temperature of 750 ° C for 40 minutes, sufficient to complete the foaming process. The foam glass obtained after cooling has a strength value of not less than 10 kg / cm 2 at a density of not more than 140 kg / m 3 .
Эффективность применения серосодержащей добавки подтверждается качественными и количественными показателями получаемого пеностекла после термообработки порошкообразной смеси, изготовленной согласно прототипу, и порошкообразной композиции, изготовленной согласно данному способу.The efficiency of using a sulfur-containing additive is confirmed by the qualitative and quantitative indicators of the obtained foam glass after heat treatment of the powder mixture made according to the prototype and the powder composition made according to this method.
Для подтверждения достижения технического результата и эффективности данного способа был проведен сравнительный анализ характеристик блоков пеностекла, полученных согласно данному способу и по прототипу. Результаты сопоставительного анализа характеристик пеностекла, полученного по прототипу и согласно данному способу, представлены в табл. 2. При этом блоки пеностекла были произведены в одинаковых по размеру металлических формах и получены после термической обработки поTo confirm the achievement of the technical result and the effectiveness of this method, a comparative analysis of the characteristics of the foam glass blocks obtained according to this method and according to the prototype was carried out. The results of a comparative analysis of the characteristics of the foam glass obtained according to the prototype and according to this method are presented in table. 2. In this case, blocks of foam glass were produced in metal forms of the same size and obtained after heat treatment according to
- 6 036777 рошкообразной гомогенной шихты в туннельных печах по единому температурному графику, используя в этом эксперименте два варианта шихты (см. табл. 2):- 6 036777 rosh-like homogeneous charge in tunnel ovens according to a single temperature schedule, using in this experiment two variants of the charge (see Table 2):
(1) согласно прототипу, где шихтой для вспенивания и получения пеностекла является однокомпонентная порошкообразная смесь без серосодержащего вещества;(1) according to the prototype, where the charge for foaming and obtaining foam glass is a one-component powder mixture without a sulfur-containing substance;
(2) согласно данному способу, где шихтой для вспенивания получения пеностекла является двухкомпонентная порошкообразная композиция, включающая серосодержащее вещество.(2) according to the present method, wherein the charge for foaming to obtain foam glass is a two-component powder composition including a sulfur-containing substance.
Представленные в табл. 2 характеристики пеностекла были получены для случая использования в качестве серосодержащего вещества серы, взятой в количестве 0,073 мас.%. При этом массы загруженной в идентичные по размерам металлические формы шихты, предназначенной для вспенивания по прототипу и данному способу, т.е. до проведения термообработки, в обоих случаях равны и составляют 12,5 кг. Для получения объективных характеристик конечного продукта вспенивания - пеностекла к объектам вспенивания применялся одинаковый температурный режим термообработки.Presented in table. 2, the characteristics of the foam glass were obtained for the case of using sulfur as a sulfur-containing substance, taken in an amount of 0.073 wt.%. In this case, the mass loaded into identical in size metal forms of the charge intended for foaming according to the prototype and this method, i.e. before heat treatment, in both cases are equal and amount to 12.5 kg. To obtain objective characteristics of the final foamed product - foam glass, the same temperature regime of heat treatment was applied to the foamed objects.
Таблица 2table 2
Сопоставительный анализ показателей процесса вспенивания и конечного продукта-пеностекла, получаемого по прототипу (из порошкообразной однокомпонентной смеси) и согласно данному способу (из порошкообразной двухкомпонентной композиции) по единому температурному графику, позволяет сделать вывод о том, что введение серы в высушенную и охлажденную суспензию, приводит к увеличению кратности вспенивания пеностекла и увеличению высоты вспенивания блоков пеностекла в непрерывном промышленном режиме производства с устойчивой воспроизводимостью этого результата, а также к улучшению теплоизолирующих свойств пеностекла относительно прототипа.Comparative analysis of the indicators of the foaming process and the final product, foam glass, obtained according to the prototype (from a powdery one-component mixture) and according to this method (from a powdery two-component composition) according to a single temperature schedule, allows us to conclude that the introduction of sulfur into the dried and cooled suspension, leads to an increase in the rate of foaming of foam glass and an increase in the height of foaming of foam glass blocks in a continuous industrial production mode with a stable reproducibility of this result, as well as to an improvement in the thermal insulation properties of foam glass relative to the prototype.
Аналогичные результаты достигаются при использовании в качестве серосодержащего вещества порошка минерала пирита.Similar results are obtained using pyrite mineral powder as the sulfur-containing substance.
При механической обработке блоков пеностекла в изделия, при которой происходит разрушение ячеек пеностекла в местах прохода режущего инструмента, наблюдается явное усиление запаха сероводорода в пеностекле, произведенном согласно данному способу, т.е. с использованием в составе объекта вспенивания серосодержащего вещества.During mechanical processing of foam glass blocks into products, in which the destruction of the cells of the foam glass occurs in the places where the cutting tool passes, there is a clear increase in the smell of hydrogen sulfide in the foam glass produced according to this method, i.e. using a sulfur-containing substance as part of the foaming object.
Такого эффекта (запаха сероводорода) практически не наблюдается при механической обработке пеностекла, полученного из порошкообразной гомогенной смеси, произведенной по прототипу, т.е. без введения в объект вспенивания серосодержащей добавки.This effect (the smell of hydrogen sulfide) is practically not observed during mechanical processing of foam glass obtained from a powdery homogeneous mixture produced according to the prototype, i.e. without introducing a sulfur-containing additive into the foaming object.
Технические результаты, достигнутые при получении пеностекла данным способом, т.е. с испольThe technical results achieved in the production of foam glass by this method, i.e. using
- 7 036777 зованием серосодержащего вещества в порошкообразной шихте, предназначенной для вспенивания, подтверждены многолетней практикой промышленного производства пеностекла, который представлен на рынке под товарным знаком Неопорм/Neoporm.- 7 036777 with the name of a sulfur-containing substance in a powdery charge intended for foaming is confirmed by many years of industrial production of foam glass, which is presented on the market under the trademark Neoporm.
Коммерческие преимущества данного способа промышленного производства пеностекла состоят в как в улучшении теплоизоляционных свойств самого пеностекла, так и в увеличении высоты вспенивания до величины не менее 250 мм с устойчивой воспроизводимостью этого результата.The commercial advantages of this method of industrial production of foam glass are both in improving the thermal insulation properties of the foam glass itself and in increasing the foaming height to a value of at least 250 mm with a stable reproducibility of this result.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900049A EA036777B1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Method for foamed glass production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201900049A EA036777B1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Method for foamed glass production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201900049A1 EA201900049A1 (en) | 2019-08-30 |
| EA036777B1 true EA036777B1 (en) | 2020-12-21 |
Family
ID=67734944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201900049A EA036777B1 (en) | 2018-12-20 | 2018-12-20 | Method for foamed glass production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA036777B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167112C1 (en) * | 2000-05-15 | 2001-05-20 | Кетов Александр Анатольевич | Method of preparing foam glass |
| RU2278847C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-06-27 | Валентин Зиновьевич Леонидов | Composite structural heat-insulating compound and method of manufacture of such compound |
| EA013986B1 (en) * | 2008-05-30 | 2010-08-30 | Андрей Адольфович Зиновьев | Method for fabricating glass foam |
| RU2526452C1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УралИнвест" | Method of producing granulated foam glass from broken glass |
-
2018
- 2018-12-20 EA EA201900049A patent/EA036777B1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167112C1 (en) * | 2000-05-15 | 2001-05-20 | Кетов Александр Анатольевич | Method of preparing foam glass |
| RU2278847C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-06-27 | Валентин Зиновьевич Леонидов | Composite structural heat-insulating compound and method of manufacture of such compound |
| EA013986B1 (en) * | 2008-05-30 | 2010-08-30 | Андрей Адольфович Зиновьев | Method for fabricating glass foam |
| RU2526452C1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УралИнвест" | Method of producing granulated foam glass from broken glass |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA201900049A1 (en) | 2019-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| König et al. | Influence of the glass–calcium carbonate mixture's characteristics on the foaming process and the properties of the foam glass | |
| CA1115296A (en) | Process for making cellulated material | |
| Lawanwadeekul et al. | Enhancement of porosity and strength of clay brick fired at reduced temperature with the aid of corn cob and waste glass | |
| US3441396A (en) | Process for making cellular materials | |
| Yatsenko et al. | Foamed slag glass-Eco-friendly insulating material based on slag waste | |
| Phonphuak et al. | Effects of charcoal on physical and mechanical properties of fired test briquettes | |
| Ibrahim et al. | Preparation, characterization, and physicomechanical properties of glass-ceramic foams based on alkali-activation and sintering of zeolite-poor rock and eggshell | |
| US20140021419A1 (en) | Method for Producing Foam Glass by Recycling a Waste Glass Mixture | |
| Ma et al. | Preparation of high strength and low-cost glass ceramic foams with extremely high coal fly ash content | |
| Islam et al. | Effect of soda lime silica glass waste on the basic properties of clay aggregate | |
| Sooksaen et al. | Fabrication of lightweight foam glasses for thermal insulation applications | |
| KR20190011908A (en) | Composition for foam glass and method of manufacturing the same | |
| US8991213B1 (en) | Method for producing cellular glass from waste glass streams | |
| Apkaryan et al. | Foam glass ceramics as composite granulated heat-insulating material | |
| EA036777B1 (en) | Method for foamed glass production | |
| EA036774B1 (en) | Method for foamed glass production | |
| CN1378999A (en) | Puffed silicate building material and its preparing process | |
| Goltsman et al. | Study of the water-glass role in the foam glass synthesis using glycerol foaming agent | |
| CN112209735A (en) | Method for manufacturing high-strength foamed ceramic | |
| Dragoescu et al. | NONCONVENTIONAL TECHNIQUE OF SINTERING/FOAMING THE GLASS WASTE USING A LIQUID CARBONIC FOAMING AGENT. | |
| Tihomirovs et al. | Recycled waste glass usage for construction materials | |
| KR102211643B1 (en) | Foamed glass having high strength and method of manufacturing the same | |
| JP6614537B2 (en) | Method for manufacturing closed foam tile and closed foam tile | |
| Goltsman et al. | Processes of the Foaming Mixture’Components Interaction during the Foam Glass Synthesis | |
| Lawanwadeekul et al. | Production and characterization of porous insulating fired clay bricks with corn cobs admixture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Registration of transfer of a eurasian patent in accordance with the succession in title |