Способ получения пеностекла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 С О С 11 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытияПРИ .ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНДЕТЕЛЬСТВУ 2 ЛУЧ ЕНИ(54) СПОСО (Б 7) Испол ЕНОСТЕКЛА ледоват ельский атериаловП. Садценко,а, П,В. Шипук,ко И., Кешишян Т.Н.ло ПАМ 82,Изобретение относится к строительным материалам и может быть использо вано при изготовлении пеностекла.Известен способ получения пеностекла, включающий приготовление суспенэии стекла путем измельчения стекла в растворе соды или в водной суспензии углеродистого газообразователя, сушку приготовленной суспензии, вспенивание и отжиг.Совместный помол стекла и углерод- содержащего газообразователя позволяет получить при формовом способе производства пеностекло с низкими водо" поглощением, паропроницаемостью и сорбционной влажностью,При бесформовом способе производства (получение пеностекла на конвейерной ленте) наличие окислительной среды в печи препятствует получению высококачественного пеностекла из промежуточного,продукта, приготовленного по известному способу. При дан- а ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ,801744071 ьзование: в строительных материалах и может быть использовано при изготовлении пеностекла. Сущность изобретения: получение пеностекла осуществляют путем помола стекла и углесодержащего газообразователя при 40-80 С и/или в щелочной среде с рН1 О,О с образованием суспензии с рН, равным 10,2-14,0 гелеобразования до получения пасты с влажностью 33,6-7,74, вспенивания и отжига. ном способе производства суспензия стекла представляет собой дисперсию стекла, поверхностный слой частиц ко торого покрыт кремниевыми кислотами и солями. Данная суспензия агрегативно неустойчива: под действием гравитации происходит интенсивная седментация стекла, что вызывает трудности в осуществлении техпроцесса (осаждение стекла в мешалках, насосах).Кроме того, в начальный период спекэния происходит интенсивная отдача оставшейся после частичной сушки влаги золем поликремниевых кислот, что повышает реакционную способ ность углеродистых,гаэообразователей снижает парциальное давление водяног пара при последующем спекании и вспе нивании и тем самым способствует окислению углерода гаэообразователя в печной среде, в результате нарушается структурная однородность пено3 174407стекла и ухудшаются теплофизическиепоказатели.Цель изобретения - получение пеностекла бесформовым способом,Цель достигается тем, цто соглас 5но способу помол стекла и углеродсодержащего газообразователя осуществляют при 40-80 С и/или в щелочной среде с рН10,0 с образованием суспензии с рН 10,.2-14,0, а гелеобразованиеведут до получения пасты с влажностью33,6-57,73.При мокром измельчении стекла происходит гидролиз солей кремниевых15кислот. В результате средасуспензииот нейтральной изменяется до щелочной (рН 9,0-,),5), а поверхностныйслой частиц стекла покрывается анио"нами типа БО, БО, БО. Частицыстекла, Находзщиеся в щелочной золекремниевых кислот с рН среды 8,0-10,1,агрегатирно неустойчивы, что приводитк разделению фаз и выпадению осадкастекла. Перевод такой суспензии вгель с содержанием 33,6-57, 73 водыизрестными способами невозможен,таккак при этом происходит выпадениеосадка и разделение фазПовышение рНсреды суспензии выше 10,2 приводитк образованию устойчивых дисперсныхколлоидных частиц поликремниевой кислоты, Такое повышение рН среды достигается лиЬо при мокром помоле стеклаи газообразователя (рН среды более10,0), либо их измельцением при 3540-80 С, а также при совмещении этихопераций,(рН10,9) происходит механохимичес Окая активация углеродсодержащего газо"образователя, приводящая к образованию хемосорбционных соединений, кото"рые При помоле влияют на изменение.рН среды, а впоследствии, при спекании пенообразующей смеси, препятству-ет интенсивному окислению углерода впечной средеПриготовленная подоЬным образомсуспензия стекла и углеродсодержащего 50газообразователя способна к медленнойкоагуляции на воздухе вследсТвие взаимодействия компонентов золя с СО атмосферы, При этом не происходит седиментация частиц стекла, а вся вода 55связывается гелем поликремниевых кислот, рН среды снижается от первоначального значения (10,2-14,0) на 1.0,4-0,8 за счет образования бикарбоната натрия, При этом происходит агрегатирование части ц, вызывающих повышение вязкости ив конечном счете,образование пасты. Превращение суспензии в пасту с сохранением введенной при помоле воды при нормальнойтемпературе происходит в тецение2-4 ц,Ускорение процесса превращения суспензии в пасту достигается добавкойэлектролитов при помоле в количестведесятых долей процента, напримерЯаС 1, К 2 СО. Полимериэация кремниевых кислот усиливается за счет введен"ных ионов металла. Мгновенное превра"щение суспензии в пасту достигаетсядобавлением в приготовленную суспензию раствора кислоты до получения рНсреды 6,5-8,0, при этом возможно введение как концентрированных, так иразбавленных растворов кислот, например НРО+, НЯО- .Паста получена следующими приемами: выдержка суспензии с рН среды10,2-14,0 на воздухе в течение 2-4 ц;добавка электролитов при помоле с последующей выдержкой суспензии с рНсреды 10,2-14,0 на воздухе в течение1-2 ч; введение кислоты в суспензиюс рН среды 10,2-14,0 до получения рНсреды 6,5-8,0; содержит в составе33,6-57, 73 воды. При этом она удобоукладываема и не растекается в силусвоей пластичности. Наличие в ней33,6-57,73 воды создает парциальное,;давление водяных паров в печной атмосфере свыше 200 мм и препятствуетокислению углерода пенообразующейсмеси в печной среде,Предлагаемый способ полуцения пеностекла реализован следующим образом.Смесь из боя стенла листового состава (100 вес.ц.) и углеродсодержащего газообразователя (0,2-Ч,0 вес,ц.)в присутствии 35-60 вес.ч. воды измельчают до получения суспензии (золя) стекла с рН среды 10,2-14,0.Достижение рН среды 10,2-14,0 осуществляют иэмельцением исходных компонентов при 40-80 С или их измельчениоем в щелочной среде .с рН 10,0 илисовместным осущест влением эти х операций. Далее приготовленную суспензию стекла превращают в пасту однимиз следующих приемов: выдержка суспензии при комнатной температуре в течение 2"4 ц; выдержка суспензии, при5 7440 готовленной в присутствии электроли" а, при комнатной температуре в теение 1-2 ч; введение в суспензию аствора кислоты до получения рН сре-; ды 6,5-8,0.5Приготовленную пасту слоем толщи" ной 25 мм подают на конвейерную ленту ,печи вспенивания.Температурный режим термообработки пасты: спекание при 600-780 С в те чение 20 мин; вспенивание при 870 С в течение 30 мин;, резкое охлаждение до 500 ОС в течение 1 О мин:, стабилизация при 780 С 25 мин. Отжиг ведут от 520 С в течение 8,5 ч.Свойства полученного пеностекла: плотность 150-80 кг/м; прочность на сжатие 0,8"2,2 ИПа 1 прочность на изгиб 0,6-1,8 ИПа; теплопроводность 2 р 0,0-0,08 Вт/мК; водопоглощение 0,5-2,0 об.4, сюрбционная влажность при Ц 974 0,1-0,3 мас.4;,паропро" ницаемость 0,003 0,005 мг/м.цПа.В табл, 1 и 2 представлены парамет ры получения и свойства пеностекла со средними (примеры 1, 4, 7-10) и гра" ничными (примеры 2,3,5,6) пределами, а тзкне ниже (пример 11) и выше (пример 12) граничных пределов. Отражены Также Конкретные приемы получения,сус 3.Пензии и пасты; на основе кокса литей ного (примеры 1-8, 1 О, 12) и сажи (при мер 9), введение электролитов при по" мола (примеры 7,8), пастообразование рыдержкой на воздухе (примеры 1-3, З 5 7-9) и введением в суспензию раствора кислоты (примеры 4-6, 10).Независимо от способа получения промежуточного продукта (выдержкой на воздухе или введением кислоты) на личие в нем связанной гелем поликремниевых кислот воды в количестве 33,6" 57,7 позволяет. получить высококачественное пеностекло бесформовым способом из углеродсодержащих смесей. б Ф Получить пасту с содержанием 33,6"57, 74 Роды из суспензий с рН среды 71 бГО (пример 11) невозможно, поскольку Происходит осаждение стекла и гелеобразования не наблюдается. Тольколишь после 120 ч выдержки на воздухеобразуется полусухой гель стекла(9,.2 в,ч НО) без признаков пластич"ности. Показатели свойств и структурыпеностекла,. полученного из такого геля, ухудшаются: при плотности 185250 кг/м прочность на сжатие 0, "1,2 МПа, прочность на изгиб 0,4 "0,8 МПэ, теплопроводность 0,070,09 Вт/м К, водопоглощение .4,16,0 об,З, сорбционная влажность 0,51,0, паропроницаемость 0,0100,014 мг/мцПа. Также не высоки свойства и у пеностекла, полученного изпасты, приготовленной иэ суспенэии срН среды 14,4 (пример 12). ДостижениерН среды 14,4 потребовало введения ще"лоци в процессе помола, что привело кполучению пеностекла с частично сооб-;щающейся пористостью и, соответственно к снижению физико-механических показателей,Таким образом, пеностекло с высокими эксплуатационными характеристиками бесформовым способом целесообразнополучать иэ промежуточного продуктадля вспениваиия, приготовленного в ви"де пасты с содержанием воды в количестве 33,6"57,7, полученной из суспензии стекла и углеродсодержащего га"зообраэователя с рН среды 10,2-14,0.Формула изобретенияСпособ получения пеностекла, включающий приготовление суспензии мокрымпомолом стекла и углеродсодержащегогазообразователя, гелеобразование,вспенивание и отжиг, о т л и ч а ю "щ и й с я тем, что, с целью полученияпеностекла бесформовым способом, по-мол стекла и углеродсодержащего газообрэзователя осуществляют. при 4080 ОС и/или в щелочной среде с рН10,0с образованием суспензии с рН 10,214,0, а гелеобразование ведут до получения пасты с влажностью 33,6-57,73.17 й 073 рН суспензии Влагосодер"маниепасты,в.ч. Наименова"нне икон- центрация рМпасПродол- жительКоли- честность во,в,ч. 9,6 33,6 2,0. 10, 2 13,4 57,7 4,0 14,0 13,2 33,6 10,2 14,0 57,7 12,7. 49,9 13,2 . 3,0 853 м Ро+ 0,29,7 9,2 12,5 9,8 48,0 7,5 Паста не образуетсянаблюдается се" диментацяя стекла сушка на воздухе5,0 14,4 13,6 57,9Состав пвнообраэую".щей.смеси, в.ч. 1 Стекло 100Кокс литейный Ч, 0Вода 502 Стекло 100Кокс литейный. 4,0Вода 353 .Стекло 100Кокс .литейный Ч,О" Вода 604 Стекло 100Кокс литейный 40Вода 50э Стекло 100Кокс литейный 4,0Вода 356 Стекло 100Кокс литейный 4,0Вода 607 Стекло 100Кокс литейный Ч,ОВода 50КэСОО 28 Стекло 100Кокс литейный 4,0Нао 1 0,2Вода 50 ,9 Стекло 100Сажа 0,2Вода 5010 Стекло 100Кокс литейный Ч,ОВода 5011.Стекло 100Кокс литейный 4,0Вода 33 12 Стекло 100Кокс литейный 4,0НаОН 30Вода 62 Пас тообра зова ние Выдержка на воздухе рН пас- Влагосоты держаниеиасты, в.ч 13,23,0 12,8 48,0 13,2 1,5 )2,8 48,0 13,41,0 12,8 48,0 грабли ца 1 Добавление кислоты 654 нно 05 7 д 48,0 653 нноВ 1,О 6,5 6 эЖ нкоэ 0,8 8,01 МО 71 Та блицааа тПрочностьна изгиб,МПа Сорбционная влаж"ностьпри" 97 3,мас.Ф Пример,Ю Плот иост ь, Проч иост ькг/м на сжатие,МПаТеплопро"водностьВт/мфК Паропро"ницаемост ь,мгlмч Па Водопоглощение,об. Составитель С. ОрловаТехред Л.Олийнык гКорректор А, Обруцар Редактор М, Ьандураеттш ш шш ш шжюЗаказ 2167 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 1 2 3 Ч б 7 8 9 10 11 12 150-16 2 172-179 15 Ь168-178 175-177 151-1 ЬО 150-155 152-158 150-152 171-180 185-250 187-200 1 5-2 О 0,8" 1,Ч 1,6"2,2 0,8-1,2 0,9" 12 1,4-2,0 1,8"2,2 1,7-2,1 1,6"2, 2 0,9-1,2 0,6" 1, 2 О,б" 1,0 0,1 "1,5 0,6-1,2 1,2-1,Ь 0,6-1,0 0,7-1,0 1,0-1,5 1,Ч"1,8 .1,3-1,7 1-1,8 0,6-1,0 0,4"0,8 О 5-0,7 0,05-0,06 0,06-0;07 0,05-0,07 0,06-0,07 О,07-О,О 8 0,05-0,06 О,О 5-О,О 6 0,05-0,06 О,О 5-О,Об 0,06"0,07 0,07-0,09 0,07-0,08 0,5" 1,0 1,0-2,0 0,5-0,8 1,2-2,0 1,5-1,8 0,7-1,2 0,5-0,6 0,5-0,7 0,5"0,6 1,6-2,0 4,1-6,0 5,0-9,2 Ю 0,1"0,2 0,2-0,3 0,1-0,2 0 2-0. 3 О, 2-0,3 0,2"0,3 0,1"0,2 О, 0,2 0,1"0,2 0,2"0,3 0,5-1,0 0,7"1,2 е ва е 0,003-0,004 0,004-0005 0,003"0,004 0;ООЧ,005 0,004"0,005 0,0030,004 0,003-0,004 О 003-0 004 0,003"0,004 0,004-0,005 0,010-0,014 0,012-0,018