Способ грануляции силикатных стекол

(19)1) 1)С ОЗ.С 12 ИЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ ПИ АВТОРСКОМУ о -тво СС1978.о СССР1980 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Московский ордена Ленина идена Трудового Красного Знаменихимико-технолоГический институтим. Д.И. Менделеева(54) (57) СПОСОБ ГРАНУЛЯЦИИ СИПИКАТНЫХ СТЕКОЛ путем нагрева и резкогоохлаждения водой, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса и улучщения гранулометрического состава,нагрев осуществляют до температуры,в 2-3 раза превышающей его термостойкость.Изобретение относится. к промьппленности строительных материалов,в частности к способам грануляциипромышленного и бытового стеклобояс целью получения порошкообразныхи гранулированных стекол, которыеприменяются для производства декоративно"облицовочных материалов типастеклокремнезит , в качестве наполнителей бетонов как легкоплавкие до)бавки в производстве цементов; изделий из керамики и т,п.Известен способ механическогодробления и помола стекол и другихнеорганических материалов который 15является универсальным и обеспечивает получение порошков и гранулятовлюбого заданного грнулометрического состава 1,К недостаткам данного способаотносятся большая материалоемкостьдробильно-номольного оборудования,его сильный износ вследствие абразивного воздействия обрабатываемыхматериалов и образование большого 25количества пыли, что ухудшает условия труда и требует применения специальных мер защиты.Наиболее близким по техническойгсущности и достигаемому результатук предлагаемому.способу грануляцииявляется водная грануляция сливомрасплава стекла в холодную воду,Сущность данного способа грануляциистекла заключается в следующем,Стеклобой в количестве 25-307 в сме 35си с щихтой, которая включает песок,соду, глинозем, и другие, компоненты,загружается в стекловаренную печьнепрерывного действия, где образуется однородный расплав стекла.Далее расплав с помощью струйныхпитателей подается на сливнщелотки, где он орошается водой ипо лотку направляется в ванну с водой. Вследствие резкого охлаждениястекло дробится и превращается вгранулы. Для получения гранул размером 1 - 8 мм контролируют количество подаваемой на лоток воды и коли-чество поступающего из питателя рас плава стекла, Полученный стеклогранулят сушат и классифицируют по гранулометрическому составу 2 .Недостатком известного способагрануляции является значительная55неоднородность стеклогранулята погранулометрическому составу. Крометого, водная высокотемпературная грануляция стекол обладает большой энергоемкостью, обусловленной необходимостью получения расплава стеко ла при температурах порядка 1500 С и вьппе. В зависимости от типа обрабатываемого стекла и конструкции стекловаренной печи. удельный расход тепла на 1 кг стеклогранулята находится в пределах от 10000 до 25000 к/Ък Длительность .процесса варки стекла колеблется от 10 до Зб ч в зависимости от вида стекла и тила стекловаренной печи.Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса и улучшение гранулометрического состава.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу грануляции силикатных стекол путем нагрева и реэ кого охлаждения водой, нагрев осуществляют до .температуры, в 2 - 3 раза превьппающей его термостойкость.В результате термоудара в твердом стекле возникают напряжения, которые превышают предел его прочности. Стекло покрывается сеткой тре- щин и разрупиется на мелкие гранулы округлой формы. Стекло не имеет определенной температуры плавления и его переход из твердого в жидкое состояние проходит постепенно по мере уменьшения вязкости при повышении температуры. Температурный интервал перехода стекла иэ твердого в жидкое состояние называется интервалом трансформации стекла и характеризуется резким скачкообразным изменением всех его свойств. В условиях повыщения температуры стекло достигает максимального теплового расширения до начала интервала трансформации, когда оно еще является твердым телом. Вьппе интервала трансформации тепловое расширение стекла меньше по величине по сравнению с величиной теплового расширения ниже этого интервала.Стекла с высоким тепловым расши-. рением особенно склонны к возникновению поверхностных напряжений при охлаждении, которые могут послужить причиной возникновения трещин и последующего разрушения. В качестве критерия" процесса разрушения стекланизкотемпературным термоударом до интервала трансформации берут его термостойкость. Полученные экспериментальные результаты показывают., что при рабочих температурах ниже2 Д 1., где д 6 - термостойкость стекла, образць 1 разрушаются на неоднородные по размеру куски, часто с острыми режущими краями.При рабочей температуре термоудара 2 - 3 а 1 стекло покрывается мелкой сеткой трещин и разрушается по типу закаленных стекол на округлые и однородные по размеру гранулы. Увеличение рабочей темпе 1 О ратуры выше 3 а 1 вплоть до температуры размягчения не изменяет характера разрушения стекла и не вызывает существенного изменения гранулометрического состава стеклогранулята. Таким образом, температура нагрева. обрабатываемого стекла в пределах 2 - 3 является достаточной дпя получения качественного и однородного по гранулометрическому составу стеклогранулята.Достоинствами предлагаемого способа грануляции низкотемпературным термоударом промышленных и бытовых отходов стекла являются его низкая ЗО по сравнению с известными способами энергоемкость, доступность технологичеакого оборудования, равномерность гранулометрического состава конечного продукта и отсутствие стеклянной пыли в производстве. Способ обеспечивает высокое содержание в грануляте фракций размером от 1 до 6 мм, являющихся оптима;ьными, в частности, для. производства З по порошковой технологии материалов типа "стеклокремнезит" методом спекания гранулированных стекол.Грануляции ниэкотемнературным термоударом подвергают куски стекла 40 и иэделия из листового оконного, тарного, электротехнического, оптического и медицинского стекол. Вес обрабатываемых образцов изменяется от 50 г до 3 кг, толщина стенки 45 образцов находится в пределах- 50 мм.Полученные результаты показывают, .что грануляции низкотемпературным термоударом могут подвергаться50 практически все виды отходов промышленных .стекол. Гранулометрический состав стеклогранулята не проявляет зависимости от веса и размеров исходных образцов стекла. Технологическая 5 схема грануляции низкотемпературным термоударом включает следующие операции: нагрев стекла до рабочей температуры, в 2-3 раза превышающейего термостойкость в газовой илнэлектрической термокамере периодического или непрерывного действия;сброс нагретого стекла в заполненнуюводой приемную ванну гранулятора,сушка разрушенного стекла и егообработка на валковой или щековойдробилке с целью калибровки на максимально допустимый размер гранул,классификация стеклогранулята пофракциям,Определение рабочей температурытермоудара для электротехническогостекла Домен, имеющего термостойокость 140 С. Испытаниям подвергаютсветильники и линзы с толщиной стенки до 8 мм и весом до 1 кг, Результаты испытаний представлены втабл. 1. Нагрев образцов проводят вэлектрической печи в течение 30 мин.Приведенные результаты испытанийстекла Доменпоказывают, что прирабочей температуре печи в 2"2,5 разапревьпиающей термостойкость стекла,характер разрушения образцов не меняется. Рабочаятемпература термоудара 350 С.Затем проводят сравнительный анализ стеклогранулятов состава Доменполученных водной грануляцией расплава стекла от 1400 С и низкотемопературным термоударом в 350 С(2,5 61:) . Результаты испытаний приведены в табл. 2.Общий выход фракций с размеромзерен от 1 до 6 мм в стеклогрануляте,полученном низкотемпературным термоударом, составляет 81,7 Х. В стеклогрануляте, полученном высокотемпературным термоударом при охлаждениирасплава, выход этих фракций находится на уровне 603. В целом стеклогранулят, полученныйпо предлагаемо"му способу грануляции, имеет болееоднородный гранулометрический состави содержит значительно меньшее количество пылевидных фракций.С целью определения применимостипредлагаемого способа грануляции дляобработки различных видов отходовстекла испытаниям подвергают стекларазличного химического состава.Рабочую температуру термоудара принимают в пределах от 2,5"3,0 Ь 1".Длительность цикла нагревания зависитот толщины испытуемых стеклоиэделий,химического состава стекла и типа1151522 печи,Применение предлагаемого способагрануляции стекол низкотемпературнымтермоударом.способствует решениютаких важных проблем народного хоэяйства, как утилизация невозвратного стеклобоя, создание замкнутой технологии производства изделий иэ стекла, снижение энергоемкости производства и уменьшение загрязнения окружающей среды промышленными и бытовьики отходами стекла.Таблица Отношение рабочейтемперату- ры печи к термостойкости стекла. Образец 1,50 210 245 280 Размер гранул 1-6 мм 350 2,50 400 2,85 3,00 420 490 3,50 4,00 560 Т а б л и ц а 2 Размер зерен, мм Содержание фракций в грануляте, Х Фракция из расплава термоударом в 350 С 6,0 8,70 Нет 48,20 33,53 25,60 33,50 19,06 13,14 9,83 8,44 0,3-0,5 ППП 2 ПП зака 22445 Тиран 457 ПоннионовИвлиан ППП Патент, г. Унгорон, ун.Провктнаа,4 Рабочая температура печи,С 3-6,0 1-3,0 0,5-1,0 Характер разрушенияобразца и размер образующихся гранул Длинные трещины, раскол,неравномерное разрушениена куски размером 25-60 мм Неравномерное разрушениена куски размером 8-50 мм Равномерное разрушениена округлые гранулы раз-,мером 2-10 мм Размер гранул 1-5 ммРазмер гранул 0,8-5 ммРазмер гранул 0,5-5 щчРазмер гранул 0,5-5 мм