RU2698388C1 - Method for production of granulated foamed glass - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacturing technology.SUBSTANCE: invention relates to production of light bulk non-organic construction materials, specifically to technology of silicate heat-insulating materials. Method of making granulated foamed glass involves preparation and grinding of a crude mixture containing scrap glass, perlite, borax and a foaming agent, granules forming and foaming at 700–800 °C. In the disclosed method, the crude mixture is prepared in the following ratio, pts. wt.: 80–84 – scrap glass, 14–18 – pearlite, 1.8–3.0 – borax, foaming agent – 0.2–0.4. Technical carbon and a catalyst in form of antimony trioxide Sb2O3 are added to the foaming agent composition. Ratio of the catalyst to the foaming agent is 10–50 %. Grinding of all components of the crude mixture is carried out together, foaming is 5–15 minutes, wherein the foamed granules have density in range of 115–270 kg/m.EFFECT: disclosed method is aimed at reducing specific power consumption when producing granulated foamed glass due to faster granulation of granules during thermal treatment.1 cl, 6 tbl

Description

Изобретение относится к области производства легких насыпных неорганических строительных материалов, а именно к технологии силикатных теплоизоляционных материалов, и может быть применено для изготовления тепловой изоляции зданий, сооружений, тепловых и холодильных агрегатов, а также для получения легких теплоизоляционных бетонных конструкций и подобных композитов.The invention relates to the production of light bulk inorganic building materials, and in particular to the technology of silicate heat-insulating materials, and can be used to produce thermal insulation of buildings, structures, thermal and refrigeration units, as well as to obtain light heat-insulating concrete structures and similar composites.

Из уровня техники известна смесь для получения гранулированного пеностекла (патент РФ № 2287495, МПК С03С 11/00, опубл. 20.11.2006), где в качестве связующего предлагается растворимое стекло, а порообразователя - пыль электрофильтров кремниевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 21,5-23,0 - шлак ТЭЦ, 3,0-5,0 - пыль электрофильтров кремниевого производства, 7,0-8,0 - растворимое стекло, остальное - бой стекла. Технология изготовления композиционной смеси для получения гранулированного пеностекла состоит в следующем: стеклобой, шлак ТЭЦ и пыль электрофильтров кремниевого производства подвергают совместному помолу. Полученную смесь загружают в гранулятор, увлажняют растворимым стеклом и гранулируют. Полученные гранулы сушат, а затем проводят вспенивание при температуре 943-1073К в течение 6-20 минут. Вспененные гранулы пеностекла для снятия температурных напряжений выкладывают в емкости с нагретым песком. The prior art mixture for producing granulated foam glass (RF patent No. 2287495, IPC С03С 11/00, publ. 11/20/2006), where soluble glass is proposed as a binder, and dust from electrostatic precipitators of silicon production is proposed in the following ratio of components, wt. h.: 21.5-23.0 - slag of a thermal power station, 3.0-5.0 - dust of electrostatic precipitators of silicon production, 7.0-8.0 - soluble glass, the rest - glass break. The manufacturing technology of the composite mixture for the production of granulated foam glass is as follows: cullet, CHP slag and dust from silicon-based electrostatic precipitators are subjected to joint grinding. The resulting mixture was loaded into a granulator, moistened with soluble glass and granulated. The obtained granules are dried, and then foaming is carried out at a temperature of 943-1073K for 6-20 minutes. Foamed granules of foam glass to relieve temperature stresses are laid out in containers with heated sand.

Недостатком смеси является значительное изменение вязкости в интервале вспенивания (разность десятичных логарифмов вязкости 1,3 для температур 800°С и 900°С) и повышенные значения поверхностного натяжения 0,311 Н/м, которые не способствуют формированию однородной поровой структуры гранул и стабильному получению качественной продукции. Кроме того, пониженная химическая устойчивость (экстракция компонентов 209 мкг в пересчете на Na₂O) ухудшает водо- и морозостойкость гранул.The disadvantage of the mixture is a significant change in viscosity in the foaming interval (the difference in decimal logarithms of viscosity is 1.3 for temperatures of 800 ° C and 900 ° C) and increased surface tension values of 0.311 N / m, which do not contribute to the formation of a uniform pore structure of granules and stable production of high-quality products . In addition, reduced chemical stability (extraction of components 209 μg in terms of Na ₂ O) affects the water and frost resistance of the granules.

Известен состав шихты для получения пеностекла по патенту РФ № 2051869 (МПК С03С11/00, опубл. 26.06.1991) со следующим содержанием компонентов, мас. ч.: 35,0-83,5 - цеолитсодержащий туф, 0,5-3,0 - газообразователь на основе карбида кремния, 10,0-50,0 - стеклобой, 6,0-12,0 - кальцинированная сода. Процесс изготовления смеси для пеностекла включает тонкий помол, гранулирование, вспенивание при температуре 900-1000°С. Применяемый цеолитсодержащий туф по составу и свойствам близок к перлитам. Недостатком является высокая температура вспенивания 900-1000°C и плотность получаемого пеностекла не менее 300 кг/м³.The known composition of the mixture for producing foam according to the patent of the Russian Federation No. 2051869 (IPC S03C11 / 00, publ. 06/26/1991) with the following components, wt. hours: 35.0-83.5 - zeolite-containing tuff, 0.5-3.0 - blowing agent based on silicon carbide, 10.0-50.0 - cullet, 6.0-12.0 - soda ash. The process of manufacturing a mixture for foam glass includes fine grinding, granulation, foaming at a temperature of 900-1000 ° C. The used zeolite-containing tuff is close to perlite in composition and properties. The disadvantage is the high foaming temperature of 900-1000 ° C and the density of the resulting foam glass is not less than 300 kg / m ³ .

В патенте EP 1421038, МПК С03С11/00 предлагается получать пеностекло при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: 3,0-9,0 - кальцинированная сода, 5,0-10,0 - карбонат кальция, 0,3-1,0 - сажа, 2,0-7,0 - борная кислота, остальное - перлит. Несмотря на относительно низкую теплопроводность пеностекла (0,101 Вт/м⋅К при 23°С), данный материал обладает рядом недостатков: 1) используются два дорогостоящих компонента - кальцинированная сода и борная кислота, 2) карбонат кальция существенно повышает водопоглощение и снижает морозостойкость, 3) плотность материала не менее 320 кг/м³ при прочности не более 0,7 МПа, что существенно ограничивает его применение в строительстве, 4) значительны энергозатраты на получение такого материала, т.к. температура спекания 1125°С и время вспенивания 30 мин.In the patent EP 1421038, IPC С03С11 / 00 it is proposed to obtain foam glass in the following ratio of components, parts by weight: 3.0-9.0 - soda ash, 5.0-10.0 - calcium carbonate, 0.3-1, 0 - carbon black, 2.0-7.0 - boric acid, the rest is perlite. Despite the relatively low thermal conductivity of foam glass (0.101 W / m⋅K at 23 ° C), this material has several disadvantages: 1) two expensive components are used - soda ash and boric acid, 2) calcium carbonate significantly increases water absorption and reduces frost resistance, 3 ) the density of the material is not less than 320 kg / m ³ with a strength of not more than 0.7 MPa, which significantly limits its use in construction, 4) the energy consumption for obtaining such material is significant, because sintering temperature of 1125 ° C and foaming time of 30 minutes

Известен также патент РФ № 2291845 (МПК С03С 11/00, приор. 08.02.2005, опубл. 20.01.2007) на способ получения пеностекла, заключающийся в приготовлении шихты (с раздельным помолом боя тарного стекла и смеси остальных ингредиентов), гранулировании, вспенивании смеси при температуре 815-830°С, охлаждении до комнатной температуры и повторной термической обработке (кристаллизации) при температуре 600-625°С. В способе приведена композиция для получения пеностекла, которая включает бой тарного стекла, гидратированный перлит, гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов мас.ч.: 45,0-50,0 - бой тарного стекла, 9,0 - гидроксид натрия, 41,0-46,0 - перлит. Конечные составы указанных пеностекол обеспечивают вязкость 10⁵ Па⋅с при температурах 816-824°С, разность десятичных логарифмов вязкости 1,11-1,12 для температур 800°С и 900°С, температуры ликвидуса 867-883°С, поверхностные натяжения 0,303-0,304 Н/м, экстракцию компонентов стекол по ГОСТ 10134.1-82 (метод А) 300-360 мкг (в пересчете на Na₂O). Указанные характеристики шихты, а именно, низкие значения температур вспенивания и малое изменение вязкости в интервале вспенивания способствуют формированию качественной поровой структуры гранул при низких энергозатратах. Однако близость температур ликвидуса к интервалу вспенивания при низкой химической стойкости (экстракция компонентов более 300 мкг) снижает водо- и морозостойкость, из-за чего существенно сокращается область применения такого гранулированного пеностекла, особенно в условиях с повышенной влажностью. Кроме того, в композиции значительно содержание гидроксида натрия и перлита, что удорожает себестоимость гранул пеностекла. Also known is the patent of the Russian Federation No. 2291845 (IPC С03С 11/00, prior. 08.02.2005, publ. 20.01.2007) for a method for producing foam glass, which consists in preparing a charge (with separate grinding of container glass and a mixture of other ingredients), granulation, foaming mixtures at a temperature of 815-830 ° C, cooling to room temperature and repeated heat treatment (crystallization) at a temperature of 600-625 ° C. The method provides a composition for producing foam glass, which includes a container glass battle, hydrated perlite, sodium hydroxide in the following ratio of components by weight: 45.0-50.0 - container glass battle, 9.0 - sodium hydroxide, 41.0 -46.0 - perlite. The final compositions of these foamglasses provide a viscosity of 10 ⁵ Pa · s at temperatures of 816-824 ° C, a difference in decimal logarithms of viscosity of 1.11-1.12 for temperatures of 800 ° C and 900 ° C, liquidus temperatures of 867-883 ° C, surface tension 0.303-0.304 N / m, extraction of glass components according to GOST 10134.1-82 (method A) 300-360 μg (in terms of Na ₂ O). The indicated characteristics of the charge, namely, low foaming temperatures and a small change in viscosity in the foaming interval, contribute to the formation of a high-quality pore structure of granules at low energy consumption. However, the proximity of liquidus temperatures to the foaming range at low chemical resistance (extraction of components over 300 μg) reduces water and frost resistance, which significantly reduces the scope of such granular foam glass, especially in conditions with high humidity. In addition, the composition has a significant content of sodium hydroxide and perlite, which increases the cost of granules of foam glass.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления гранулированного пеностекла по заявке KR20140072577, МПК С03С11/00, С03С19/08, приор.05.12.2012г., опубл.13.06.2014г. (прототип), включающий приготовление и измельчение сырьевой смеси, содержащей бой тарного стекла 50-96 мас.ч., перлит 3-49 мас.ч., буру 0,5-10 мас.ч., сажу 0,5-10 мас.ч. путём смешивания и совместного помола указанных компонентов, вспенивание при температуре от 700 до 1000°С, предпочтительно от 800 до 850°С. При этом, время вспенивания при температуре 800°С составляет от 20 до 60 минут.The closest analogue is a method of manufacturing granular foam glass according to the application KR20140072577, IPC С03С11 / 00, С03С19 / 08, prior 05/05/2012, publ. 06/13/2014. (prototype), including the preparation and grinding of a raw material mixture containing a container glass battle of 50-96 parts by weight, perlite 3-49 parts by weight, borax 0.5-10 parts by weight, carbon black 0.5-10 parts .h. by mixing and co-grinding these components, foaming at a temperature of from 700 to 1000 ° C, preferably from 800 to 850 ° C. Moreover, the foaming time at a temperature of 800 ° C is from 20 to 60 minutes.

При осуществлении известного способа с использованием приведенных компонентов, даже при оптимальной температуре 800-850°С, отмечаются высокие показатели удельных энергозатрат для получения гранул с плотностью 115-270 кг/м^3. When implementing the known method using the above components, even at an optimum temperature of 800-850 ° C, high rates of specific energy consumption for obtaining granules with a density of 115-270 kg / m ³ are noted ^.

Задача изобретения - оптимизация композиции сырьевой смеси, обеспечивающей вспенивание при температуре 700-800°С, с образованием гранул с плотностью в пределах 115-270 кг/м³, уменьшение удельных энергозатрат при получении гранулированного пеностекла, за счёт ускорения процесса поризации гранул при температурной обработке, а так же снижение себестоимости его изготовления с повышением эксплуатационных свойств пеностекла.The objective of the invention is the optimization of the composition of the raw material mixture, providing foaming at a temperature of 700-800 ° C, with the formation of granules with a density in the range of 115-270 kg / m ³ , the reduction of specific energy consumption when obtaining granulated foam glass, due to the acceleration of the process of porous granulation during heat treatment , as well as reducing the cost of its manufacture with increasing operational properties of foam glass.

Поставленная задача решается за счет оптимизации соотношения всех компонентов при следующем их содержании, мас.ч.: 80-84 - стеклобой; 14-18 - перлит; 1,8-3,0 - бура; вспенивающий агент - 0,2-0,4; а также введения в состав вспенивающего агента технического углерода и катализатора - трехокиси сурьмы Sb2O3, соотношение катализатора к вспенивающему агенту составляет 10-50%, а также за счёт помола боя тарного стекла совместно с остальными компонентами. The problem is solved by optimizing the ratio of all components at their next content, parts by weight: 80-84 - cullet; 14-18 - perlite; 1.8-3.0 - borax; blowing agent - 0.2-0.4; as well as the introduction of carbon black and a catalyst — antimony trioxide Sb2O3 — into the composition of the foaming agent, the ratio of the catalyst to the foaming agent is 10–50%, and also due to the grinding of container glass together with other components.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении плотности гранул в пределах 115-270 кг/м³ при температуре вспенивания 700-800°C, низкой теплопороводности, водопоглощения, повышении морозостойкости, а также уменьшении себестоимости гранулированного пеностекла, за счет ускорения процесса поризации и снижения удельных энергозатарат. Данные эффекты обуславливаются корректировкой состава пеностекольной шихты с помощью добавок в определенном количестве перлита и буры и оптимального соотношения катализатора в виде трехокиси сурьмы Sb2O3 во вспенивающем агенте, которые обеспечивают необходимое сочетание пониженной температуры порообразования и плавного изменения вязкости в интервале вспенивания (что способствует получению однородной поровой структуры), низкой кристаллизационной активности (что сокращает количество прорывов стенок пор из-за кристаллизации), пониженного поверхностного натяжения (что облегчает формирование пены), повышенной химической устойчивости (что усиливает водо- и морозостойкость).The technical result of the invention is to ensure the density of the granules in the range 115-270 kg / m ³ at a foaming temperature of 700-800 ° C, low heat conduction, water absorption, increased frost resistance, as well as reducing the cost of granular foam glass, by accelerating the process of porosity and reducing specific energy costs . These effects are determined by adjusting the composition of the foam glass mixture using additives in a certain amount of perlite and borax and the optimal ratio of the catalyst in the form of antimony trioxide Sb2O3 in the blowing agent, which provide the necessary combination of a low pore formation temperature and a smooth change in viscosity in the foaming interval (which contributes to a uniform pore structure ), low crystallization activity (which reduces the number of breaks in pore walls due to crystallization), is reduced surface tension (which facilitates the formation of foam), increased chemical resistance (which enhances water and frost resistance).

Процесс получения гранулированного пеностекла включает следующие стадии:The process of obtaining granulated foam glass includes the following stages:

- приготовление шихты; гранулирование; вспенивание; отжиг.- preparation of the mixture; granulation; foaming; annealing.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Шихту для пеностекла готовят совместным тонким измельчением боя тарного стекла, перлита, буры, технического углерода (сажи), трехокиси сурьмы Sb2O3. Тщательное перемешивание достигается совместным помолом всех компонентов шихты в шаровых, вибрационных или кавитационных мельницах. Помол производят до достижения удельной поверхности 5500-6500 см²/г. The foam glass mixture is prepared by jointly grinding the battle of container glass, perlite, borax, carbon black (soot), Sb2O3 antimony trioxide. Thorough mixing is achieved by joint grinding of all components of the charge in ball, vibration or cavitation mills. Grinding is carried out until a specific surface area of 5500-6500 cm ² / g is reached.

Далее шихта подается на тарельчатый гранулятор и одновременно орошается водным раствором связующего (например, натриевого жидкого стекла, карбоксиметилцеллюлозы, глицерина, глюкозы, декстрина, крахмала, или других клеящих веществ). Образовавшиеся гранулы сушат в сушилке при температуре 150-200°C до достижения влажности гранул 1-2%, при этом толщина слоя гранул не превышает 40 мм.Next, the charge is fed to a plate granulator and at the same time is irrigated with an aqueous solution of a binder (for example, sodium liquid glass, carboxymethyl cellulose, glycerin, glucose, dextrin, starch, or other adhesives). The granules formed are dried in a dryer at a temperature of 150-200 ° C until the moisture content of the granules reaches 1-2%, while the thickness of the granule layer does not exceed 40 mm.

Из сушилки гранулы попадают на вибросито, где происходит рассев на фракции. Далее гранулы обсыпают разделяющей средой (например, порошки глины, каолина, бентонита, гидрата окиси глинозема, молотого или немолотого кварцевого песка) и подают в печь вспенивания, в которой при температуре 700-800°C в течение 5-15 минут осуществляется вспенивание гранул. Из печи вспенивания гранулы вместе с разделяющей средой передаются печь отжига, где проводится цикл постепенного остывания без растрескивания гранул до комнатной температуры. From the dryer, the granules fall onto a vibrating screen, where sieving into fractions takes place. Next, the granules are sprinkled with a separating medium (for example, powders of clay, kaolin, bentonite, alumina hydrate, ground or non-ground quartz sand) and fed to a foaming furnace, in which foaming of granules is carried out for 5-15 minutes at a temperature of 700-800 ° C. An annealing furnace is transferred from the foam granulation furnace together with the separating medium, where a gradual cooling cycle is carried out without cracking the granules to room temperature.

Сущностью предполагаемого изобретения является реализация способа изготовления гранулированного пеностекла при составе сырьевой смеси со следующим содержанием компонентов, мас.ч.: 80-84 - стеклобой; 14-18 - перлит; 1,8-3,0 - бура; вспенивающий агент - 0,2-0,4; в состав вспенивающего агента входит технический углерод и катализатор - трехокись сурьмы Sb2O3, соотношение катализатора к вспенивающему агенту составляет в пределах 10-50%; и тщательное перемешивание боя тарного стекла совместно с остальными компонентами смеси путём тонкого помола в шаровой мельнице. После чего производят гранулирование, сушку гранул, затем подают в печь, в которой, при температуре 700-800°C в течение 5-15 минут осуществляется вспенивание гранул, с обеспечением оптимального уровня их плотности 115- 270 кг/м³. После чего производят отжиг вспененных гранул.The essence of the alleged invention is the implementation of a method of manufacturing granular foam glass with the composition of the raw mix with the following components, parts by weight: 80-84 - cullet; 14-18 - perlite; 1.8-3.0 - borax; blowing agent - 0.2-0.4; the composition of the blowing agent includes carbon black and a catalyst - antimony trioxide Sb2O3, the ratio of catalyst to blowing agent is in the range of 10-50%; and thoroughly mixing the battle of container glass together with the other components of the mixture by fine grinding in a ball mill. After which granulation is carried out, the granules are dried, and then they are fed into the furnace, in which, at a temperature of 700-800 ° C, foaming of granules is carried out for 5-15 minutes, ensuring the optimum level of density of 115-270 kg / m ³ . Then annealed foamed granules.

Примеры реализации способа.Examples of the method.

Пример 1Example 1

Для получения шихты гранулированного пеностекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: бой тарного стекла, перлит, бура, технический углерод (сажа), трехокись сурьмы Sb2O3. Состав пеностекла в данном случае, мас. ч. приведен в таблице 1.To obtain a mixture of granular foam glass, the following materials are used as raw materials: container glass, perlite, borax, carbon black (soot), antimony trioxide Sb2O3. The composition of the foam glass in this case, wt. hours are given in table 1.

Таблица 1.Table 1. Бой тарного стеклаGlass Fight 82,082.0 ПерлитPerlite 15,815.8 БураBorax 2,22.2 Технический углерод (сажа) (сверх 100%)Carbon black (soot) (in excess of 100%) 0,20.2 трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%) antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%) 0,10.1

Бой тарного стекла, перлит, буру, технический углерод (сажу) и трехокись сурьмы Sb2O3 загружают в шаровую мельницу тонкого помола. Тщательно перемешивают путём совместного помола до достижения удельной поверхности 5500-6500 см²/г. Далее шихта подается на тарельчатый гранулятор и одновременно орошается водным раствором связующего (натриевого жидкого стекла). Образовавшиеся гранулы отправляют в сушилку, в которой сушат при температуре 150-200°C до достижения влажности гранул 1-2% в слое с толщиной не более 40 мм. Из сушилки гранулы попадают на вибросито, где происходит рассев на фракции. Далее гранулы обсыпают разделяющей средой (порошком глины) и подают в печь вспенивания. Из печи вспененные гранулы вместе с разделяющей средой передаются в печь отжига, где проводится цикл постепенного остывания без растрескивания гранул до комнатной температуры. Затем разделяющая среда отделяется от массы вспененных гранул и снова направляется на обсыпку, а гранулы направляются на склад готовой продукции.Fighting of container glass, perlite, borax, carbon black (soot) and Sb2O3 antimony trioxide are loaded into a fine grinding ball mill. Mix thoroughly by co-grinding to achieve a specific surface area of 5500-6500 cm ² / g Next, the mixture is fed to a plate granulator and simultaneously irrigated with an aqueous solution of a binder (sodium liquid glass). The granules formed are sent to a dryer, in which they are dried at a temperature of 150-200 ° C until the moisture content of the granules reaches 1-2% in a layer with a thickness of not more than 40 mm. From the dryer, the granules fall onto a vibrating screen, where sieving into fractions takes place. Next, the granules are sprinkled with a separating medium (clay powder) and served in a foaming furnace. Foamed granules from the furnace together with the separating medium are transferred to the annealing furnace, where a gradual cooling cycle is carried out without cracking the granules to room temperature. Then the separating medium is separated from the mass of foamed granules and again sent to the dusting, and the granules are sent to the finished goods warehouse.

При этом состав пеностекла обеспечивает вязкость 10⁵ Па⋅с при температуре не более 830°С, разность десятичных логарифмов вязкости не более 1,22 для температур 750°С и 800°С, температуру ликвидуса не менее 830°С, поверхностное натяжение не более 0,305 Н/м, экстракцию компонентов стекла по ГОСТ 10134.1-82 (метод А) не более 177 мкг (в пересчете на Na₂O). Указанные характеристики шихты делают возможным получить гранулированное пеностекло с плотностью не более 152 кг/м³ и требуемым качеством: теплопроводностью ℷ=0,055, предел прочности на сжатие Р=0,71 МПа, водопоглощение - 4,3%, при температуре вспенивания 720°C в течение не более 15 минут. The foam glass composition provides a viscosity of 10 ⁵ Pa⋅s at a temperature of not more than 830 ° C, the difference in decimal logarithms of viscosity of not more than 1.22 for temperatures of 750 ° C and 800 ° C, liquidus temperature of at least 830 ° C, surface tension of not more than 0.305 N / m, extraction of glass components according to GOST 10134.1-82 (method A) no more than 177 μg (in terms of Na ₂ O). These characteristics of the charge make it possible to obtain granular foam glass with a density of not more than 152 kg / m ³ and the required quality: thermal conductivity ℷ = 0.055, compressive strength P = 0.71 MPa, water absorption - 4.3%, at a foaming temperature of 720 ° C for no more than 15 minutes.

Пример 2Example 2

Для получения шихты гранулированного пеностекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: бой тарного стекла, перлит, технический углерод (сажа) (сверх 100%), трехокись сурьмы Sb2O3, (сверх 100%) а также гидроксид натрия в виде водного раствора с концентрацией 20 мас.%, который использован для сопоставления результатов с прототипом. Состав пеностекла в данном случае приведен в таблице 2, мас.ч.:To obtain a mixture of granular foam glass, the following materials are used as raw materials: container glass, perlite, carbon black (soot) (over 100%), antimony trioxide Sb2O3, (over 100%) and sodium hydroxide in the form of an aqueous solution with a concentration of 20 wt.%, which is used to compare the results with the prototype. The composition of the foam glass in this case is shown in table 2, parts by weight:

Таблица 2table 2 Бой тарного стеклаGlass Fight 74,274,2 ПерлитPerlite 24,224.2 Гидроксид натрияSodium hydroxide 1,61,6 Технический углерод (сажа) (сверх 100%)Carbon black (soot) (in excess of 100%) 0,20.2 трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%) antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%) 0,150.15

Шихту и гранулы пеностекла готовят по методике, описанной выше, при таком составе компонентов и их соотношении, в печи вспенивание гранул смеси осуществляется при температуре 780°C в течение 7 минут.The mixture and granules of foam glass are prepared according to the method described above, with this composition of the components and their ratio in the furnace, the foaming of the granules of the mixture is carried out at a temperature of 780 ° C for 7 minutes.

При таком составе пеностекла обеспечивается вязкость 10⁵ Па⋅с при температуре не более 775°С, разность десятичных логарифмов вязкости не более 1,20 для температур 700°С и 800°С, температуру ликвидуса не менее 818°С, поверхностное натяжение не более 0,304 Н/м, экстракцию компонентов стекла по ГОСТ 10134.1-82 (метод А) не более 170 мкг (в пересчете на Na₂O). Указанные характеристики шихты делают возможным получить гранулированное пеностекло с плотностью не более 125 кг/м³ и требуемым качеством: теплопроводностью ℷ=0,045, предел прочности на сжатие Р=0,64 МПа, водопоглощение - 1%, при температуре вспенивания 780°C в течение не более 7 минут.With this foam glass composition, a viscosity of 10 ⁵ Pa⋅s is ensured at a temperature of not more than 775 ° C, a difference in decimal logarithms of viscosity of not more than 1.20 for temperatures of 700 ° C and 800 ° C, liquidus temperature of at least 818 ° C, surface tension of not more than 0.304 N / m, extraction of glass components according to GOST 10134.1-82 (method A) no more than 170 mcg (in terms of Na ₂ O). These characteristics of the charge make it possible to obtain granular foam glass with a density of not more than 125 kg / m ³ and the required quality: thermal conductivity ℷ = 0.045, compressive strength P = 0.64 MPa, water absorption - 1%, at a foaming temperature of 780 ° C for no more than 7 minutes.

Пример 3Example 3

Для получения шихты гранулированного пеностекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: бой тарного стекла, перлит, бура, технический углерод (сажа), трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%). Состав пеностекла в данном случае приведен в таблице 3, мас. ч.:To obtain a mixture of granular foam glass, the following materials are used as raw materials: container glass, perlite, borax, carbon black (soot), Sb2O3 antimony trioxide (over 100%). The composition of the foam glass in this case is shown in table 3, wt. hours:

Таблица 3Table 3 Бой тарного стеклаGlass Fight 81,581.5 ПерлитPerlite 16,816.8 БураBorax 1,71.7 Технический углерод (сажа) (сверх 100%)Carbon black (soot) (in excess of 100%) 0,30.3 трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%)antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%) 0,50.5

Шихту и гранулы пеностекла готовят по методике, описанной выше. При указанном составе и соотношении компонентов вспенивание происходит при температуре 750°C.The mixture and granules of foam glass are prepared according to the method described above. With the specified composition and ratio of components, foaming occurs at a temperature of 750 ° C.

При этом состав пеностекла и указанное соотношение компонентов обеспечивает вязкость 10⁵ Па⋅с при температуре не более 745°С, разность десятичных логарифмов вязкости не более 1,22 для температур 700°С и 800°С, температуру ликвидуса не менее 830°С, поверхностное натяжение не более 0,305 Н/м, экстракцию компонентов стекла по ГОСТ 10134.1-82 (метод А) не более 172 мкг (в пересчете на Na₂O). Указанные характеристики шихты делают возможным получение гранулированного пеностекла с плотностью не более 161 кг/м³ и с требуемым качеством: теплопроводностью ℷ=0,055, предел прочности на сжатие Р=0,73 МПа, водопоглощение - 3%, при температуре вспенивания 750°C в течение не более 10 минут. The foam glass composition and the indicated ratio of components provides a viscosity of 10 ⁵ Pa⋅s at a temperature of not more than 745 ° С, the difference in decimal logarithms of viscosity is not more than 1.22 for temperatures of 700 ° С and 800 ° С, liquidus temperature is not less than 830 ° С, surface tension of not more than 0.305 N / m; extraction of glass components according to GOST 10134.1-82 (method A) not more than 172 μg (in terms of Na ₂ O). These characteristics of the charge make it possible to obtain granular foam glass with a density of not more than 161 kg / m ³ and with the required quality: thermal conductivity ℷ = 0.055, compressive strength P = 0.73 MPa, water absorption - 3%, at a foaming temperature of 750 ° C for no more than 10 minutes.

Пример 4 Example 4

Для получения шихты гранулированного пеностекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: бой тарного стекла, перлит, гидроксид натрия, технический углерод (сажа), трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%). Состав пеностекла в данном случае приведен в таблице 4, мас. ч.: To obtain a mixture of granular foam glass, the following materials are used as raw materials: container glass, perlite, sodium hydroxide, carbon black (soot), antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%). The composition of the foam glass in this case is shown in table 4, wt. hours:

Таблица 4Table 4 Бой тарного стеклаGlass Fight 79,079.0 ПерлитPerlite 19,319.3 БураBorax 1,21,2 Гидроксид натрияSodium hydroxide 0,50.5 Технический углерод (сажа)
(сверх 100%)Carbon black
(over 100%) 0,30.3 трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%)antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%) 0,10.1

Шихту и гранулы пеностекла готовят по методике, описанной выше. The mixture and granules of foam glass are prepared according to the method described above.

При составе композиции для получения пеностекла, включающей гидроксид натрия, с приведенным соотношением ингредиентов, обеспечивается вязкость 10⁵ Па⋅с при температуре не более 760°С, разность десятичных логарифмов вязкости не более 1,21 для температур 700°С и 800°С, температуру ликвидуса не менее 827°С, поверхностное натяжение не более 0,306 Н/м, экстракцию компонентов стекла по ГОСТ 10134.1-82 (метод А) не более 170 мкг (в пересчете на Na₂O). Указанные характеристики шихты делают возможным получить гранулированное пеностекло с плотностью не более 133 кг/м³ и требуемым качеством: теплопроводностью ℷ=0,046, предел прочности на сжатие Р=0,61 МПа, водопоглощение - 4% при температуре вспенивания 750°C в течение не более 10 минут.When the composition of the composition for producing foam glass, including sodium hydroxide, with a given ratio of ingredients, provides a viscosity of 10 ⁵ Pa ^5s at a temperature of not more than 760 ° C, the difference in decimal logarithms of viscosity of not more than 1.21 for temperatures of 700 ° C and 800 ° C, liquidus temperature not less than 827 ° С, surface tension not more than 0.306 N / m, extraction of glass components in accordance with GOST 10134.1-82 (method A) not more than 170 μg (in terms of Na ₂ O). These characteristics of the charge make it possible to obtain granular foam glass with a density of not more than 133 kg / m ³ and the required quality: thermal conductivity ℷ = 0.046, compressive strength P = 0.61 MPa, water absorption - 4% at a foaming temperature of 750 ° C for not more than 10 minutes.

Пример 5Example 5

Для получения шихты гранулированного пеностекла в качестве сырьевых материалов используют следующие материалы: бой тарного стекла, перлит, гидроксид натрия, технический углерод (сажа), трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%). Состав пеностекла в данном случае приведен в таблице 5, мас. ч.:To obtain a mixture of granular foam glass, the following materials are used as raw materials: container glass, perlite, sodium hydroxide, carbon black (soot), antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%). The composition of the foam glass in this case is shown in table 5, wt. hours:

Таблица 5Table 5 Бой тарного стеклаGlass Fight 76,476,4 ПерлитPerlite 22,022.0 БураBorax 0,60.6 Гидроксид натрияSodium hydroxide 1,01,0 Технический углерод (сажа) (сверх 100%)Carbon black (soot) (in excess of 100%) 0,20.2 трехокись сурьмы Sb2O3 (сверх 100%)antimony trioxide Sb2O3 (in excess of 100%) 0,20.2

Шихту и гранулы пеностекла готовят по методике, описанной выше. The mixture and granules of foam glass are prepared according to the method described above.

Способ при указанном составе пеностекла обеспечивает вязкость 10⁵ Па⋅с при температуре не более 756°С, разность десятичных логарифмов вязкости не более 1,20 для температуры 700°С и 800°С, температуру ликвидуса не менее 815°С, поверхностное натяжение не более 0,303 Н/м, экстракцию компонентов стекла по ГОСТ 10134.1-82 (метод А) не более 171 мкг (в пересчете на Na₂O). Указанные характеристики шихты делают возможным получить гранулированное пеностекло с плотностью не более 122 кг/м³ и требуемым качеством: теплопроводностью ℷ=0,042, предел прочности на сжатие Р=0,52 МПа, водопоглощение - 2% при температуре вспенивания 760°C в течение не более 8 минут.The method with the specified composition of the foam glass provides a viscosity of 10 ⁵ Pa⋅s at a temperature of not more than 756 ° C, the difference in decimal logarithms of viscosity of not more than 1.20 for temperatures of 700 ° C and 800 ° C, liquidus temperature of at least 815 ° C, surface tension not more than 0.303 N / m; extraction of glass components according to GOST 10134.1-82 (method A) not more than 171 μg (in terms of Na ₂ O). These characteristics of the charge make it possible to obtain granular foam glass with a density of not more than 122 kg / m ³ and the required quality: thermal conductivity ℷ = 0.042, compressive strength P = 0.52 MPa, water absorption - 2% at a foaming temperature of 760 ° C for not more than 8 minutes.

Эксплуатационно-технологические характеристики синтезированных гранулированных пеностекол в сравнении с характеристиками прототипа представлены в таблице 6.The operational and technological characteristics of the synthesized granulated foam glass in comparison with the characteristics of the prototype are presented in table 6.

Наилучшим сочетанием характеристик, а именно низкими значениями плотности и теплопроводности плотность - не более 130 кг/мᶾ, теплопроводность - не более 0,045, водопоглощение - не более 2%, при достаточной прочности, обладают образцы продукции, полученные в примерах № 2 и 5. Образцы № 1, 3, 4 вследствие своей структуры, обладают невысокими показателями характеристик. The best combination of characteristics, namely low density and thermal conductivity, density is not more than 130 kg / mᶾ, thermal conductivity is not more than 0.045, water absorption is not more than 2%, with sufficient strength, product samples obtained in examples No. 2 and 5 have No. 1, 3, 4, due to their structure, have low performance indicators.

Снижение не менее чем на 10% удельной энергоемкости для получения гранул пеностекла (по сравнению с прототипом) осуществляется за счет оптимизации состава шихты, в частности, добавление катализатора в виде трехокиси сурьмы Sb2O3 во вспенивающий агент для ускорения процесса поризации гранул и снижения температуры вспенивания и времени вспенивания. При этом улучшаются эксплуатационные свойства гранулированного пеностекла за счет снижения плотности и получения пеностекла с более низким коэффициентом теплопроводности. Введение в состав шихты малых добавок буры способствует повышению химической устойчивости, и также выступает в роли плавня и дополнительного порообразователя. Кроме того, температура вспенивания не увеличивается, а совместное использование перлита, буры и окиси сурьмы способствует порообразованию при нагревании. То есть совокупность физико-химических свойств конечного состава гранулированного пеностекла позволяет производить вспенивание при температурах 700-800°C без ухудшения качества готовых гранул.A decrease of at least 10% in the specific energy consumption for producing foamglass granules (as compared with the prototype) is achieved by optimizing the composition of the charge, in particular, adding a catalyst in the form of antimony trioxide Sb2O3 in a foaming agent to accelerate the process of porous granulation and reduce the foaming temperature and time foaming. At the same time, the operational properties of granular foam glass are improved by reducing the density and producing foam glass with a lower coefficient of thermal conductivity. The introduction of small additives of borax into the mixture contributes to an increase in chemical resistance, and also acts as a flux and an additional blowing agent. In addition, the foaming temperature does not increase, and the combined use of perlite, borax and antimony oxide promotes pore formation when heated. That is, the combination of physico-chemical properties of the final composition of granular foam glass allows foaming at temperatures of 700-800 ° C without compromising the quality of the finished granules.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.Thus, the problem facing the invention is solved.

Таблица 6Table 6

№ примераExample No. Технологические параметрыTechnological parameters Эксплуатационные свойстваOperational properties Температра
Вспенивания, °СTemperature
Foaming, ° C Время вспенив ания, мин Foaming time, min Относительный коэффициент энергозатрат*Relative coefficient of energy consumption * Водо-поглощение, %Water absorption,% Плотность_,
кг/м³ _density
kg / m ³ Предел прочности при сжатии МПаUltimate tensile strength MPa Коэффициент Теплопроводности
Вт/(м*К)Coefficient of thermal conductivity
W / (m * K) 1one 720720 1515 1one 4,34.3 152152 0,710.71 0,0550,055 22 780780 77 0,5060.506 1,01,0 125125 0,640.64 0,0450,045 33 750750 10ten 0,690.69 3,03.0 161161 0,730.73 0,0550,055 4four 750750 10ten 0,690.69 4,04.0 133133 0,610.61 0,0460,046 5five 760760 8eight 0,560.56 2,02.0 122122 0,520.52 0,0420,042 прототипprototype 850850 1515 1,181.18 3,33.3 160160 0,750.75 0,0550,055

* коэффициент определяется произведением температуры вспенивания на время вспенивания и делением на значение, полученное в примере №1* the coefficient is determined by the product of the foaming temperature by the foaming time and dividing by the value obtained in example No. 1

Claims (1)

Способ изготовления гранулированного пеностекла, включающий приготовление и измельчение сырьевой смеси, содержащей стеклобой, перлит, буру и вспенивающий агент, содержащий технический углерод и катализатор в виде трехокиси сурьмы Sb₂O₃, формование гранул и вспенивание при температуре 700-800°С, отличающийся тем, что сырьевую смесь готовят в соотношении, мас. ч: 80-84 - стеклобой, 14-18 -перлит, 1,8-3,0 - бура, вспенивающий агент - 0,2-0,4, при этом соотношение катализатора к вспенивающему агенту составляет 10-50%, измельчение всех компонентов сырьевой смеси производят совместно, а вспененные гранулы имеют плотность в пределах 115-270 кг/м³.A method of manufacturing granular foam glass, including the preparation and grinding of a raw material mixture containing cullet, perlite, borax and a blowing agent containing carbon black and a catalyst in the form of antimony trioxide Sb ₂ O ₃ , molding granules and foaming at a temperature of 700-800 ° C, characterized in that the raw mix is prepared in the ratio, wt. h: 80-84 - cullet, 14-18 -perlite, 1.8-3.0 - borax, blowing agent - 0.2-0.4, while the ratio of catalyst to blowing agent is 10-50%, grinding all components of the raw mix are produced together, and the foamed granules have a density in the range of 115-270 kg / m ³ .

Images