[go: up one dir, main page]

RU2164898C2 - Composition for preparing foam glass - Google Patents

Composition for preparing foam glass Download PDF

Info

Publication number
RU2164898C2
RU2164898C2 RU99109233A RU99109233A RU2164898C2 RU 2164898 C2 RU2164898 C2 RU 2164898C2 RU 99109233 A RU99109233 A RU 99109233A RU 99109233 A RU99109233 A RU 99109233A RU 2164898 C2 RU2164898 C2 RU 2164898C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
foam glass
composition
cullet
temperature
Prior art date
Application number
RU99109233A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99109233A (en
Inventor
Д.Р. Дамдинова
А.Д. Цыремпилов
К.К. Константинова
Original Assignee
Восточно-Сибирский государственный технологический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Восточно-Сибирский государственный технологический университет filed Critical Восточно-Сибирский государственный технологический университет
Priority to RU99109233A priority Critical patent/RU2164898C2/en
Publication of RU99109233A publication Critical patent/RU99109233A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164898C2 publication Critical patent/RU2164898C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of heat-insulating material, more particularly foam glass as heat insulating material of production equipment, pipelines and refrigerating plants. SUBSTANCE: composition comprises evulcanic glass, sodium hydroxide, crushed container glass and nepthelite syenite, ratios of components being as follows wt.%: nepheline sienite, 5-15; crushed container glass, 45-55; sodium hydroxide, 7-9; and vulcanic glass, the balance. EFFECT: improved properties of the composition. 5 tbl

Description

Изобретение относится к производству теплоизоляционного материала, в частности пеностекла, которое может быть использовано в строительстве, для тепловой изоляции производственного оборудования, трубопроводов, для изоляции холодильных установок. The invention relates to the production of heat-insulating material, in particular foam glass, which can be used in construction, for thermal insulation of production equipment, pipelines, for insulation of refrigeration units.

Известна шихта для изготовления пеностекла, имеющая в своем составе, мас.%:
Гидрат окиси натрия - 6 - 8,5
Перлит (вулканическое стекло) - 91,5 - 94,0
(см. а.с. N 292909, C 03 C 11/00, БИ N 5, 1971 г.).
Known mixture for the manufacture of foam glass, having in its composition, wt.%:
Sodium Oxide Hydrate - 6 - 8.5
Perlite (volcanic glass) - 91.5 - 94.0
(see A.S. N 292909, C 03 C 11/00, BI N 5, 1971).

Однако известный состав имеет сравнительно высокую температуру вспенивания 850 - 950oC, длительный период обжига (15 - 60 мин) и невысокую термостойкость 300oC. По известному составу плотность пеностекла достигает 0,9 г/см3, что нежелательно для теплоизоляционного материала.However, the known composition has a relatively high foaming temperature of 850 - 950 o C, a long firing period (15 - 60 min) and low heat resistance of 300 o C. According to the known composition, the density of the foam glass reaches 0.9 g / cm 3 , which is undesirable for a heat-insulating material.

Известна шихта для получения пеностекла, предусматривающая варку стекла с добавлением Al2O3, носители которого является нефелиновый концентрат, измельчение стекла в шаровой мельнице, смешение с газообразователем и дальнейшей термообработкой в туннельной печи по порошковому способу. Состав шихты при этом, мас. %:
SiO2 - 68 - 71
CaO + MgO - 5 - 9
R2O - 14,5 - 15,0
Fe2O3 - до 5
SO3 - 0,2 - 0,4
и, кроме того,
Al2O3 - 3 - 10
(см. а.с. N 393227, C 03 C 11/00, БИ N 33, 1973 г.).
A known mixture for the production of foam glass, providing for the melting of glass with the addition of Al 2 O 3 , the carriers of which is nepheline concentrate, grinding glass in a ball mill, mixing with a blowing agent and further heat treatment in a tunnel oven using the powder method. The composition of the charge in this case, wt. %:
SiO 2 - 68 - 71
CaO + MgO - 5 - 9
R 2 O - 14.5 - 15.0
Fe 2 O 3 - up to 5
SO 3 - 0.2 - 0.4
and besides,
Al 2 O 3 - 3 - 10
(see A.S. N 393227, C 03 C 11/00, BI N 33, 1973).

Однако стекло в известном способе варят в ванной печи при максимальной температуре 1450oC, затем измельчают в шаровой мельнице, смешивают с газообразователем и получают пеностекло в туннельной печи при температурах выше 800oC.However, the glass in the known method is boiled in a bath furnace at a maximum temperature of 1450 o C, then crushed in a ball mill, mixed with a blowing agent and get foam glass in a tunnel oven at temperatures above 800 o C.

Аналогичным по технической сущности и по химическому составу используемой шихты является состав для получения пеностекла путем варки стекла при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 72; Al2O3 + Fe2O3 до 1,2; CaO 6; MgO 0,4; Na2O 16,5; SO3 0,3 (см. а.с. N 806627, C 03 C 11/00, БИ N 7, 1981 г.).Similar in technical essence and in the chemical composition of the charge used is a composition for producing foam glass by glass melting in the following ratio of components, wt.%: SiO 2 72; Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 to 1.2; CaO 6; MgO 0.4; Na 2 O 16.5; SO 3 0.3 (see A.S. N 806627, C 03 C 11/00, BI N 7, 1981).

Однако в известном получении состава, как и в предыдущем присутствует высокотемпературная варка стекла с последующим вспениванием его по порошковой технологии. Нефелиновый концентрат от 5 до 15 мас.% вводится в отличие от предыдущего получения состава не на стадии варки основного стекла, а на стадии помола перед вспениванием. Составы характеризуются энергоемкостью процесса и сложностью технологии. However, in the known preparation of the composition, as in the previous one, high-temperature glass melting is present, followed by foaming it by powder technology. The nepheline concentrate from 5 to 15 wt.% Is introduced, unlike the previous preparation, not at the stage of cooking the main glass, but at the stage of grinding before foaming. The compositions are characterized by the energy intensity of the process and the complexity of the technology.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является смесь для изготовления пеностекла, включающая сухой помол пород (вулканического стекла - перлита, осадочной кремнеземистой породы и газообразователя) до получения порошка с удельной поверхностью 3000 - 5000 см2/г при следующем соотношении компонентов, мас.%:
гидрат окиси натрия - 6 - 15
газообразователь - 0,02 - 1,5
осадочная кремнеземистая порода - 15 - 70
вулканическое стекло - остальное
Для повышения температуроустойчивости в шихту, содержащую вулканическое стекло (перлит), гидрат окиси натрия и газообразователь, дополнительно введена осадочная кремнеземистая порода. В качестве осадочной кремнеземистой породы использованы диатомит, трепел, опока (а.с. 1073199, C 03 C 11/00, БИ N 6, 1984 г.).
The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a mixture for the production of foam glass, including dry grinding of rocks (volcanic glass - perlite, sedimentary siliceous rock and a blowing agent) to obtain a powder with a specific surface of 3000 - 5000 cm 2 / g in the following ratio of components , wt.%:
sodium oxide hydrate - 6 - 15
blowing agent - 0.02 - 1.5
sedimentary siliceous rock - 15 - 70
volcanic glass - the rest
To increase temperature resistance, sedimentary siliceous rock is additionally introduced into the mixture containing volcanic glass (perlite), sodium oxide hydrate, and a gasifier. Diatomite, tripoli, and flask were used as sedimentary siliceous rock (A.S. 1073199, C 03 C 11/00, BI N 6, 1984).

К причинам, препятствующим использование известного вещества, относится то, что в местах, где не распространены осадочные кремнеземистые породы, становится проблематичной реализация описываемой технологии пеностекла с использованием названных пород. По нашему мнению, повышенное содержание гидрата окиси натрия (15%) способствует удорожанию пеностекла. Отдельные составы известного вещества (N 2, N 4) приводят к повышенному водопоглощению (53,1 и 75,1 об.%), что нежелательно в случае использования их для производства теплоизоляционного пеностекла. The reasons that impede the use of the known substance include the fact that in places where sedimentary siliceous rocks are not common, it becomes problematic to implement the described foamglass technology using these rocks. In our opinion, the increased content of sodium hydroxide (15%) contributes to the increase in the cost of foam glass. Separate compositions of the known substance (N 2, N 4) lead to increased water absorption (53.1 and 75.1 vol.%), Which is undesirable if they are used for the production of heat-insulating foam glass.

Задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в создании теплоизоляционного материала на основе стеклобоя тарного стекла и щелочных алюмосиликатных пород Забайкалья. The problem to be solved in the present invention is to create a heat-insulating material based on cullet of container glass and alkaline aluminosilicate rocks of Transbaikalia.

Технический результат изобретения заключается в:
- улучшении качества пеностекла (структуры и плотности) и снижении температуры вспенивания получаемого материала;
- снижении экологической нагрузки на окружающую среду за счет утилизации стеклобоя тарного стекла;
- снижении стоимости пеностекла за счет частичной замены кондиционного перлита более дешевым стеклобоем тарного стекла и нефелинового концентрата - нефелиновым сиенитом;
- упрощении технологии производства пеностекла.
The technical result of the invention is:
- improving the quality of the foam glass (structure and density) and lowering the foaming temperature of the resulting material;
- reducing the environmental burden due to the disposal of cullet casing glass;
- reducing the cost of foam glass due to the partial replacement of conditioned perlite with cheaper cullet of container glass and nepheline concentrate - nepheline syenite;
- simplification of foam glass production technology.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что состав для получения пеностекла, состоящий из вулканического стекла, гидрата окиси натрия, согласно изобретению содержит стеклобой тарного стекла и нефелиновый сиенит при следующем соотношении компонентов. мас.%:
нефелиновый сиенит - 5 - 15
стеклобой тарного стекла - 45 - 55
гидрат окиси натрия - 7 - 9
вулканическое стекло (перлит) - остальное
Сравнение предлагаемого изобретения с другими известными техническими решениями позволило установить следующее.
The specified technical result in the implementation of the invention is achieved in that the composition for producing foam glass, consisting of volcanic glass, sodium hydroxide, according to the invention contains glass cullet and nepheline syenite in the following ratio of components. wt.%:
nepheline syenite - 5 - 15
cullet of container glass - 45 - 55
sodium hydroxide - 7 - 9
volcanic glass (perlite) - the rest
Comparison of the invention with other known technical solutions allowed to establish the following.

Как и в известном техническом решении, предлагаемый состав позволяет исключить энергоемкую стадию стекловарения и получить пеностекло непосредственно из расплава, но при этом предлагаемый состав отличается меньшим содержанием вводимого гидрата окиси натрия, что способствует снижению себестоимости пеностекла. По нашему мнению, частичная замена перлита стеклобоем с повышенным содержанием R2O (до 16%) позволит сэкономить природное вулканическое стекло (перлит), понизить температуру вспенивания пеностекла до 750 - 800oC и количество дополнительно вводимой щелочи (гидрата окиси натрия) - до 7 - 9%, тогда как в известных композициях пеностекло получают при температурах порядка 850 - 950oC при расходе щелочи до 15%.As in the known technical solution, the proposed composition eliminates the energy-intensive stage of glass melting and foam glass directly from the melt, but the proposed composition is characterized by a lower content of the introduced sodium hydroxide, which helps to reduce the cost of foam glass. In our opinion, partial replacement of perlite with cullet with a high content of R 2 O (up to 16%) will save natural volcanic glass (perlite), lower the foaming temperature of foam glass to 750 - 800 o C and the amount of additional alkali (sodium hydroxide) to be added 7 - 9%, whereas in the known compositions, foam glass is obtained at temperatures of the order of 850 - 950 o C with an alkali consumption of up to 15%.

Многокомпонентный состав предлагаемой шихты способствует повышению вязкости алюмосиликатного расплава в температурном интервале вспенивания, что положительно сказывается на торможении роста кристаллов и снижении скорости образования центров кристаллизации. В результате показатель водопоглощения в заявленном пеностекле ниже, чем в прототипе, и находится в пределах 0,5 - 4%. The multicomponent composition of the proposed mixture increases the viscosity of the aluminosilicate melt in the temperature range of foaming, which positively affects the inhibition of crystal growth and a decrease in the rate of formation of crystallization centers. As a result, the rate of water absorption in the claimed foam glass is lower than in the prototype, and is in the range of 0.5 - 4%.

Для проведения процессов выщелачивания с тем, чтобы максимально увеличить выход щелочи из щелочьсодержащих пород и материалов, согласно мнению В.В. Болдырева, высказанному им в работе ("Развитие исследований в области механохимии неорганических веществ в СССР" (Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1991, с. 20)), необходима повышенная активность вещества не только на поверхности, но и в объеме. В этом случае вещество должно быть измельчено до предельных размеров, а затем проактивировано. Достижение повышенной активности в объеме вещества с целью инициирования процессов выщелачивания представляет собой "ноу-хау" предлагаемого изобретения и в материалах заявки не описывается. To carry out leaching processes in order to maximize the alkali yield from alkali-containing rocks and materials, according to V.V. Boldyreva, expressed by him in his work ("Development of research in the field of mechanochemistry of inorganic substances in the USSR" (Novosibirsk: Nauka, Sib. Department, 1991, p. 20)), an increased activity of the substance is required not only on the surface, but also in volume . In this case, the substance must be crushed to the maximum size, and then proactivated. The achievement of increased activity in the volume of the substance in order to initiate leaching processes is the "know-how" of the present invention and is not described in the application materials.

В известном техническом решении для получения пеностекла (см. а.с. N 292909, C 03 C 11/00, БИ N 5, 1971 г.) использовалась композиция в системе "вулканическое стекло - гидрат окиси натрия", что приводит к расходу кондиционного перлита (вулканического стекла), запасы которого за последние годы снизились и в связи с новыми реалиями основные источники перлитового сырья находятся за рубежом (Арагацкое месторождение и др.). В связи с этим замена части перлита стеклобоем тарного стекла способствует расширению сырьевой базы для производства пеностекла и снижению экологической нагрузки на окружающую среду: ввиду негорючести и биостойкости стеклоотходы необратимо загрязняют ландшафт. С другой стороны, использование стеклобоя тарного стекла является источником экономии щелочи и электроэнергии. In the known technical solution for the production of foam glass (see AS No. 292909, C 03 C 11/00, BI N 5, 1971), a composition was used in the system "volcanic glass - sodium hydroxide", which leads to the consumption of conditioned perlite (volcanic glass), whose reserves have declined in recent years and, due to new realities, the main sources of perlite raw materials are abroad (Aragatskoye deposit, etc.). In this regard, the replacement of a part of perlite with cullet of container glass helps to expand the raw material base for the production of foam glass and reduce the environmental burden on the environment: due to incombustibility and biostability, glass waste irreversibly pollutes the landscape. On the other hand, the use of cullet casing glass is a source of saving alkali and electricity.

Известные составы, включающие только стеклобой и газообразователь (см. Ф. Шилл. Пеностекло (производство и применение). - Москва, Изд-во литературы по строительству, 1965, с. 53), приводят к повышенному водопоглощению в среднем до 70% из-за склонности стеклошихты к кристаллизации при повторном нагреве. Так, пеностекло, выпускаемое Лихоборским заводом теплоизоляционных изделий, не регламентировалось по показателю водопоглощения из-за неустойчивости тарных стекол к кристаллизации в интервале температур до 900oC, что делает целесообразным их применение для производства пеностекла с более низким уровнем теплофизических и влажностных свойств.Known compositions that include only cullet and blowing agent (see F. Schill. Foam glass (production and use). - Moscow, Publishing House of Construction Literature, 1965, p. 53), lead to increased water absorption on average up to 70% of for the tendency of the glass to crystallize upon repeated heating. So, the foam glass produced by the Likhoborsky factory of heat-insulating products was not regulated by the water absorption index due to the instability of container glasses to crystallization in the temperature range up to 900 o C, which makes them suitable for the production of foam glass with a lower level of thermophysical and humidity properties.

В предлагаемом составе проблема снижения водопоглощения пеностекла решается путем подбора многокомпонентной сырьевой шихты. Известно, что уменьшение склонности к кристаллизации можно добиться усложнением состава шихты. Введение дополнительных оксидов увеличивает вероятность одновременного выпадения двух и более кристаллических фаз, что сопровождается торможением роста кристаллов каждого из соединений и соответственно понижением общей кристаллизационной способности стекла (см. Физическая химия силикатов. Под ред. А.А. Пащенко. - М.: Высшая школа, 1986, с. 285). In the proposed composition, the problem of reducing the water absorption of foam glass is solved by selecting a multicomponent raw material charge. It is known that a decrease in the tendency to crystallization can be achieved by complicating the composition of the charge. The introduction of additional oxides increases the likelihood of simultaneous precipitation of two or more crystalline phases, which is accompanied by inhibition of crystal growth of each of the compounds and, accordingly, a decrease in the overall crystallization ability of glass (see Physical Chemistry of Silicates. Edited by A. A. Pashchenko. - M.: Higher School , 1986, p. 285).

Введение в шихту в предлагаемом составе нефелинового сиенита способствует не только усложнению состава, но и повышению термостойкости стекла за счет оксида алюминия. Introduction to the charge in the proposed composition of nepheline syenite contributes not only to the complexity of the composition, but also to increase the heat resistance of glass due to aluminum oxide.

В известной композиции (см. а.с. N 393227, C 03 C 11/00, БИ N 33, 1973 г. ) оксид алюминия вводится нефелиновым концентратом на уровне высокотемпературной (1450oC) варки основного стекла, а также после высокотемпературной варки стекла на стадии помола перед вспениванием (см. а.с. N 806627, C 03 C 11/00, БИ N 7, 1981 г.).In the known composition (see AS No. 393227, C 03 C 11/00, BI N 33, 1973), alumina is introduced by nepheline concentrate at the level of high-temperature (1450 o C) cooking of the main glass, as well as after high-temperature cooking glass at the grinding stage before foaming (see A.S. N 806627, C 03 C 11/00, BI N 7, 1981).

В отличие от известных составов с введением нефелинового концентрата в предлагаемый состав нефелиновый сиенит вводится вместе с остальными компонентами и пеностекло получают непосредственно из расплава, что способствует снижению энергозатрат и упрощению технологии производства пеностекла. In contrast to the known compositions with the introduction of nepheline concentrate in the proposed composition, nepheline syenite is introduced along with the other components and the foam glass is obtained directly from the melt, which helps to reduce energy consumption and simplify the technology for the production of foam glass.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного состава для получения пеностекла. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату (улучшению качества пеностекла - структуры и плотности; снижению температуры вспенивания получаемого материала; снижению энергозатрат, стоимости; упрощению технологии) отличительных признаков в заявленном изобретении, изложенных в формуле изобретения, а именно взаимодействие нефелинового сиенита, стеклобоя тарного стекла, вулканического стекла и гидрата окиси натрия. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed composition for producing foam glass. The determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest analogous set of essential features made it possible to identify a set of significant features relative to the technical result (improving the quality of the foam glass - structure and density; lowering the foaming temperature of the resulting material; lowering energy costs, cost; simplifying the technology) distinctive features the claimed invention set forth in the claims, namely the interaction of nepheline syenite, cullet glass, volcanic glass and sodium hydroxide.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условиям "новизна" и "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the conditions of "novelty" and "inventive step".

Интенсифицирующим фактором при использовании состава, состоящего из перлита, и, кроме того, из стеклобоя тарного стекла и нефелинового сиенита, является высокое содержание в них щелочных компонентов, которые являются плавнями и способствуют снижению температуры вспенивания стеклошихты. В заявленной композиции основными стеклообразующими компонентами являются вулканические стекла Мухор-Талинского месторождения, нефелиновый сиенит Мухальского месторождения Республики Бурятия и стеклобой тарного стекла, химический состав которых приведен в табл. 1. An intensifying factor when using a composition consisting of perlite, and, in addition, from cullet of container glass and nepheline syenite, is the high content of alkaline components in them, which are smooth and contribute to lowering the foaming temperature of the glass charge. In the claimed composition, the main glass-forming components are volcanic glass of the Mukhor-Talinsky deposit, nepheline syenite of the Mukhalsky deposit of the Republic of Buryatia and cullet of container glass, the chemical composition of which is given in table. 1.

Вулканическое стекло (перлит) Мухор-Талинского месторождения представлено на 90-95% стеклом, обладает сетью тонких концентрированных трещинок, являющихся зонами девитрификации стекла. Volcanic glass (perlite) of the Mukhor-Talinsky deposit is represented by 90-95% glass, has a network of thin concentrated cracks, which are zones of glass devitrification.

Мухальское месторождение щелочных пород находится в Прибайкалье и является источником сырья для различных отраслей промышленности. Данная щелочная порода представлена минералом нефелин (56%), вторичными по нефелину (21,6%), в том числе канкринитом (7%), анальцимом (2,2%), слюдами (3,3%); полевыми шпатами (3,1%): плагиоклазы (1,4%), калиево-натриевые (1,7%); цветными и рудными минералами (18,1%), а также акцессорными минералами (сфеном - 0,3% и апатитом - 0,9%) и состоит из трех основных компонентов - кремнезема, глинозема и щелочей. Для сравнения приводим химический состав сырьевых материалов, используемых в известных композициях (табл. 2). The Mukhal deposit of alkaline rocks is located in the Baikal region and is a source of raw materials for various industries. This alkaline rock is represented by the nepheline mineral (56%), secondary to nepheline (21.6%), including cancrinite (7%), analcime (2.2%), mica (3.3%); feldspars (3.1%): plagioclases (1.4%), potassium-sodium (1.7%); non-ferrous and ore minerals (18.1%), as well as accessory minerals (sphene - 0.3% and apatite - 0.9%) and consists of three main components - silica, alumina and alkali. For comparison, we give the chemical composition of the raw materials used in the known compositions (table. 2).

Стоимость нефелинового сиенита, используемого в заявленном составе, составляет 3,29 руб. за 1 т в ценах 1981 г. В известные составы включают дорогостоящий компонент - нефелиновый концентрат стоимостью за 1 т - 47,8 руб. в ценах 1981 г. При этом в работе Б.К. Демидовича ("Производство и применение пеностекла". - Минск, Наука и техника, 1972, с. 124) указано, что при варке высокоглиноземистых стекол с применением нефелинового концентрата, вулканических стекол хороший провар достигается при температуре максимума 1450 - 1480oC. Так, для нефелинового концентрата оптимальная температура варки при содержании Al2O3 в стекле в пределах 5 - 7% определена равной 1460oC, а в заявленном составе при таком же содержании нефелинового сиенита пеностекло получают непосредственно из расплава при температуре максимума вспенивания 750 - 800oC.The cost of nepheline syenite used in the claimed composition is 3.29 rubles. per 1 ton in 1981 prices. Known compositions include an expensive component - nepheline concentrate, cost per 1 ton - 47.8 rubles. in prices of 1981. Moreover, in the work of B.K. Demidovich ("Production and use of foam glass. - Minsk, Science and Technology, 1972, p. 124) indicated that when cooking high-alumina glasses using nepheline concentrate, volcanic glasses, good penetration is achieved at a temperature maximum of 1450 - 1480 o C. So, nepheline for optimum cooking temperature when the content of Al 2 o 3 in the glass in the range of 5 - 7% was determined to be 1460 o C, and in the inventive composition with the same contents nepheline syenite foam glass is obtained directly from the melt at a temperature high lather Bani 750 - 800 o C.

Для получения оптимального состава пеностекла и температурных режимов обработки были приготовлены составы, отличающиеся друг от друга содержанием, мас. %: стеклобоя тарного стекла 40,0; 45,0; 50,0; 55,0; 60,0; нефелинового сиенита 1,0; 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; гидроксида натрия 7,75 - среднее значение для всех составов; а также содержанием вулканического стекла - перлита, составляющего дополнительную до 100% часть в каждом составе. Пеностекло предлагаемого состава получали при температурах обработки составов шихты пеностекла 700, 750, 775, 800, 850oC.To obtain the optimal composition of the foam glass and temperature treatment conditions were prepared compositions that differ from each other in content, wt. %: cullet of container glass 40.0; 45.0; 50.0; 55.0; 60.0; nepheline syenite 1.0; 5.0; 10.0; 15.0; 20.0; sodium hydroxide 7.75 - the average value for all formulations; as well as the content of volcanic glass - perlite, which constitutes an additional up to 100% part in each composition. Foam glass of the proposed composition was obtained at processing temperatures of the compositions of the charge of foam glass 700, 750, 775, 800, 850 o C.

Полученные составы пеностекла имели следующие характеристики (см. табл. 3 и 4, примеры 1 - 5). The resulting foam glass compositions had the following characteristics (see tables. 3 and 4, examples 1 to 5).

Анализ полученных результатов (табл. 3 и 4) позволяет сделать выводы:
- с увеличением расхода стеклобоя тарного стекла до 60% ухудшается структура пеностекла: крупнопористая с диаметром пор более 2-4 мм; с уменьшением расхода стеклобоя тарного стекла до 40% резко увеличивается плотность пеностекла (1023 кг/м3 без механоактивации, 841 кг/м3 при механоактивации);
- в наибольшей степени снижению температуры вспенивания способствует содержание стеклобоя тарного стекла в количестве 45 - 55%, при содержании нефелинового сиенита в количестве 5 - 15%;
- повышение содержания нефелинового сиенита свыше 15% нецелесообразно из-за увеличения плотности пеностекла, а понижение содержания нефелинового сиенита ниже 5% приводит к ухудшению структуры пеностекла;
- рост температуры значительно снижает плотность, но начиная с температуры вспенивания выше 800oC происходит укрупнение пор за счет коалесценции пузырьков в расплаве. Оптимальный температурный интервал вспенивания определен 750 - 800oC.
An analysis of the results obtained (Tables 3 and 4) allows us to conclude:
- with an increase in the consumption of cullet of container glass up to 60%, the structure of foam glass deteriorates: large-pore with a pore diameter of more than 2-4 mm; with a decrease in cullet cullet consumption up to 40%, foam glass density sharply increases (1023 kg / m 3 without mechanical activation, 841 kg / m 3 during mechanical activation);
- to the greatest extent the foaming temperature is reduced by the content of cullet of container glass in the amount of 45 - 55%, with the content of nepheline syenite in the amount of 5 - 15%;
- an increase in the content of nepheline syenite over 15% is impractical due to an increase in the density of foam glass, and a decrease in the content of nepheline syenite below 5% leads to a deterioration in the structure of foam glass;
- the temperature increase significantly reduces the density, but starting from the foaming temperature above 800 o C there is a pore enlargement due to the coalescence of bubbles in the melt. The optimal temperature range of foaming is defined 750 - 800 o C.

В связи с введением водного раствора гидроксида натрия в шихту и содержанием в шихте водосодержащего вулканического стекла (перлита) становится возможным получение пеностекла без введения дополнительных реагентов - газообразователей. In connection with the introduction of an aqueous solution of sodium hydroxide in the charge and the content in the charge of water-containing volcanic glass (perlite), it becomes possible to obtain foam glass without introducing additional reagents - blowing agents.

Следовательно, оптимальными являются составы пеностекла, содержащего, мас. %: стеклобоя тарного стекла 45 - 55%, нефелинового сиенита 5-15%, гидрата окиси натрия 7-9%, остальное - вулканическое стекло (перлит), обеспечивающие улучшение качества пеностекла (структуры и плотности), снижение температуры вспенивания получаемого материала до 750 - 800oC.Therefore, optimal are the compositions of the foam glass containing, by weight. %: cullet of container glass 45 - 55%, nepheline syenite 5-15%, sodium hydroxide 7-9%, the rest is volcanic glass (perlite), providing improved quality of foam glass (structure and density), lowering the foaming temperature of the resulting material to 750 - 800 o C.

Предлагаемое пеностекло готовят следующим образом. The proposed foam glass is prepared as follows.

Производят сухой помол пород до получения порошка с удельной поверхностью 3000 - 3500 см2/г в шаровой мельнице. Затем производят механоактивацию шихты при содержании компонентов: стеклобоя тарного стекла 45 - 55%; нефелинового сиенита 5-15%; вулканического стекла - остальное. К готовому порошку добавляют 7 - 9% NaOH в виде водного раствора, обеспечивающим влажность шихты 18 - 21%. После перемешивания смеси изделия формуют прессованием при усилии прессования 25 - 30 кг/м3. Отпрессованные образцы обжигают в печи при температуре 750 - 800oC. Выдержка изделий при этой температуре 15 мин. Полученные изделия отжигают по режиму: быстрое охлаждение от температуры вспучивания на 100 - 150oC, выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением до температуры окружающей среды.Dry milling of the rocks is carried out to obtain a powder with a specific surface of 3000 - 3500 cm 2 / g in a ball mill. Then the charge is mechanically activated with the content of the components: cullet of container glass 45–55%; nepheline syenite 5-15%; volcanic glass - the rest. To the finished powder add 7 - 9% NaOH in the form of an aqueous solution, providing a moisture content of the mixture 18 - 21%. After mixing the mixture, the products are molded by pressing with a pressing force of 25-30 kg / m 3 . The pressed samples are fired in an oven at a temperature of 750 - 800 o C. Exposure of products at this temperature for 15 minutes The resulting products are annealed according to the mode: rapid cooling from the expansion temperature by 100 - 150 o C, holding at this temperature, followed by slow cooling to ambient temperature.

Пример 1. Example 1

стеклобой тарного стекла - 45,00
нефелиновый сиенит - 15,00
вулканическое стекло (перлит) - 32,25
гидрат окиси натрия - 7,75
Сырьевую шихту, состоящую из стеклобоя, нефелинового сиенита, вулканического стекла размалывают в шаровой мельнице до удельной поверхности (Sуд) стеклошихты до 3500 см2/г и затем подвергают механоактивации в стержневой вибрационной мельнице до Sуд = 4000 см2/г при содержании компонентов в шихте (мас.%).
cullet of container glass - 45.00
nepheline syenite - 15.00
volcanic glass (perlite) - 32.25
sodium hydroxide - 7.75
The raw material mixture, consisting of cullet, nepheline syenite, volcanic glass, is ground in a ball mill to a specific surface (S beats ) of a glass charge of up to 3500 cm 2 / g and then subjected to mechanical activation in a rod vibration mill to S beats = 4000 cm 2 / g with the components in the mixture (wt.%).

Гидрат окиси натрия добавляют в количестве 10% сверх массы шихты по сухим составляющим, что в пересчете на 100% составляет 7,75%. В шихту NaOH вводят в виде водного раствора, обеспечивающим влажность шихты 18-21%. Смесь тщательно перемешивают и формуют образцы прессованием. Отпрессованные образцы обжигают при температуре 800oC в муфельной печи по режиму: 1,5 часа - подъем температуры, 15 минут - обжиг (вспенивание), 5 минут снижение температуры на 100 - 150oC с целью фиксации пены, а затем - охлаждение вместе с печью до комнатной температуры.Sodium hydroxide is added in an amount of 10% in excess of the mass of the mixture by dry components, which in terms of 100% is 7.75%. NaOH is introduced into the mixture in the form of an aqueous solution, providing a moisture content of the mixture of 18-21%. The mixture is thoroughly mixed and molded by compression molding. The pressed samples are fired at a temperature of 800 o C in a muffle furnace according to the regime: 1.5 hours - temperature increase, 15 minutes - firing (foaming), 5 minutes a temperature decrease of 100 - 150 o C in order to fix the foam, and then cooling together with oven to room temperature.

Плотность пеностекла при механоактивации составляет 302 кг/м3, структура пеностекла - равномернопористая, диаметр пор 0,5 - 1,5 мм.The density of the foam glass during mechanical activation is 302 kg / m 3 , the structure of the foam glass is uniformly porous, the pore diameter is 0.5 - 1.5 mm.

Пример 2. Example 2

Проводится аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонента, мас. %:
стеклобой тарного стекла - 50,00
нефелиновый сиенит - 10,00
вулканическое стекло (перлит) - 32,25
гидрат окиси натрия - 7,75
При этом отпрессованные образцы обжигают при температуре 775oC. Плотность пеностекла при механоактивации составляет 321 кг/м3, структура пеностекла - равномернопористая, диаметр пор 0,5 - 1,5 мм.
It is carried out analogously to example 1 in the following ratio of the component, wt. %:
cullet of container glass - 50.00
nepheline syenite - 10.00
volcanic glass (perlite) - 32.25
sodium hydroxide - 7.75
In this case, the pressed samples are fired at a temperature of 775 o C. The density of the foam glass during mechanical activation is 321 kg / m 3 , the structure of the foam glass is uniformly porous, pore diameter 0.5 - 1.5 mm.

Пример 3. Example 3

Проводится аналогично примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
стеклобой тарного стекла - 55,00
нефелиновый сиенит - 5,00
вулканическое стекло (перлит) - 32,25
гидрат окиси натрия - 7,75
При этом отпрессованные образцы обжигают при температуре 750oC. Плотность пеностекла при механоактивации составляет 240 кг/м3, структура пеностекла - равномернопористая, диаметр пор 0,5 - 1,5 мм.
It is carried out analogously to example 1 in the following ratio of components, wt. %:
cullet of container glass - 55.00
nepheline syenite - 5.00
volcanic glass (perlite) - 32.25
sodium hydroxide - 7.75
In this case, the pressed samples are fired at a temperature of 750 o C. The density of the foam glass during mechanical activation is 240 kg / m 3 , the structure of the foam glass is uniformly porous, pore diameter 0.5 - 1.5 mm.

В табл. 5 приведены сравнительные данные по физико-механическим свойствам пеностекла, полученного по предлагаемому изобретению в сравнении с прототипом (а.с. N 1073199, C 03 C 11/00, БИ N 6, 1984 г.). In the table. 5 shows comparative data on the physico-mechanical properties of the foam glass obtained according to the invention in comparison with the prototype (A.S. N 1073199, C 03 C 11/00, BI N 6, 1984).

Таким образом, предлагаемый состав для получения пеностекла имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:
- получен теплоизоляционный материал - пеностекло на основе щелочных алюмосиликатных пород Забайкалья и стеклобоя тарного стекла с улучшенными качествами (по структуре и плотности);
- снижение температуры обжига (вспенивания) получаемого материала до 750 - 800oC за счет введения в состав пеностекла щелочьсодержащих сырьевых пород и материалов (нефелиновых сиенитов и стеклобоя);
- эффект уменьшения плотности пеностекла в предлагаемом материале выше при меньших энергетических и материальных затратах;
- снижение экологической нагрузки на окружающую среду за счет утилизации стеклобоя тарного стекла;
- упрощение технологии производства пеностекла;
- снижение стоимости сырья за счет замены в составе стеклошихты части кондиционного перлита (вулканического стекла) на стеклобой тарного стекла и нефелинового концентрата - нефелиновым сиенитом; за счет сокращения количества вводимого гидрата окиси натрия до 8% (в прототипе до 15%) и за счет одностадийного процесса тепловой обработки.
Thus, the proposed composition for producing foam glass has the following advantages compared to the prototype:
- a heat-insulating material was obtained - foam glass based on alkaline aluminosilicate rocks of Transbaikalia and cullet of container glass with improved qualities (in structure and density);
- lowering the temperature of firing (foaming) of the obtained material to 750 - 800 o C due to the introduction of alkali-containing raw materials and materials (nepheline syenite and cullet) into the foam glass composition;
- the effect of decreasing the density of the foam glass in the proposed material is higher at lower energy and material costs;
- reduction of environmental pressure on the environment due to the disposal of cullet container glass;
- simplification of foam glass production technology;
- reduction in the cost of raw materials due to the replacement of part of conditioned perlite (volcanic glass) with glass cullet from container glass and nepheline concentrate with nepheline syenite; by reducing the amount of sodium hydroxide introduced up to 8% (in the prototype up to 15%) and due to the one-step process of heat treatment.

Предлагаемый состав шихты разработан в НИЛСТРОМе ВСГТУ совместно с лабораторией химии и технологии минерального сырья Байкальского института природпользования СО РАН и может быть использован в строительстве, в теплоэнергетике в качестве теплоизоляционного материала. The proposed composition of the charge was developed at NILSTROM VSSTU in conjunction with the laboratory of chemistry and technology of mineral raw materials of the Baikal Institute of Nature Management SB RAS and can be used in construction, in the power system as a heat-insulating material.

Обобщая результаты, можно сделать заключение, что пеностекло на основе щелочных алюмосиликатов, стеклобоя тарного стекла является долговечным строительным теплоизоляционным материалом, который целесообразно использовать в виде плит, блоков, скорлуп для тепловой изоляции строительных конструкций, тепловых установок, а также для самонесущих элементов ограждения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "промышленная применимость". Summarizing the results, we can conclude that foam glass based on alkaline aluminosilicates, cullet casing glass is a durable building heat-insulating material, which is advisable to use in the form of plates, blocks, shells for thermal insulation of building structures, thermal installations, as well as for self-supporting fencing elements. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".

Claims (1)

Состав для получения пеностекла, включающий вулканическое стекло, гидрат окиси натрия, отличающийся тем, что дополнительно содержит стеклобой тарного стекла, нефелиновый сиенит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Нефелиновый сиенит - 5 - 15
Стеклобой тарного стекла - 45 - 55
Гидрат окиси натрия - 7 - 9
Вулканическое стекло - Остальное
The composition for the production of foam glass, including volcanic glass, sodium hydroxide, characterized in that it further comprises cullet glass containers, nepheline syenite in the following ratio, wt.%:
Nepheline syenite - 5 - 15
Glass cullet - 45 - 55
Sodium Oxide Hydrate - 7 - 9
Volcanic Glass - Else
RU99109233A 1999-04-19 1999-04-19 Composition for preparing foam glass RU2164898C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99109233A RU2164898C2 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Composition for preparing foam glass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99109233A RU2164898C2 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Composition for preparing foam glass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99109233A RU99109233A (en) 2001-02-10
RU2164898C2 true RU2164898C2 (en) 2001-04-10

Family

ID=20219336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99109233A RU2164898C2 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Composition for preparing foam glass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164898C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2291845C2 (en) * 2005-02-08 2007-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Method of production of foamed glass
RU2357933C2 (en) * 2007-05-16 2009-06-10 Андрей Александрович Архипов Charge for production of glass foam
RU2405743C1 (en) * 2009-09-22 2010-12-10 Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (ИГМ СО РАН) Crude mixture for producing foamed silicate material and method of producing foamed silicate material (versions)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2600525A (en) * 1947-03-12 1952-06-17 Pittsburgh Corning Corp Cellular glass of increased durability
US2611712A (en) * 1949-01-12 1952-09-23 Pittsburgh Corning Corp Method of preparing a cellulated glass body
DE3314797A1 (en) * 1983-04-23 1984-10-25 Mayer-Reiland, geb.Reiland, Eva-Maria, 6710 Frankenthal Batch for the preparation of low-melting foam ceramic, and a process for the preparation thereof
RU2051869C1 (en) * 1991-06-26 1996-01-10 Лидия Константиновна Казанцева Charge for manufacture of foam glass

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2600525A (en) * 1947-03-12 1952-06-17 Pittsburgh Corning Corp Cellular glass of increased durability
US2611712A (en) * 1949-01-12 1952-09-23 Pittsburgh Corning Corp Method of preparing a cellulated glass body
DE3314797A1 (en) * 1983-04-23 1984-10-25 Mayer-Reiland, geb.Reiland, Eva-Maria, 6710 Frankenthal Batch for the preparation of low-melting foam ceramic, and a process for the preparation thereof
RU2051869C1 (en) * 1991-06-26 1996-01-10 Лидия Константиновна Казанцева Charge for manufacture of foam glass

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2291845C2 (en) * 2005-02-08 2007-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет Method of production of foamed glass
RU2357933C2 (en) * 2007-05-16 2009-06-10 Андрей Александрович Архипов Charge for production of glass foam
RU2405743C1 (en) * 2009-09-22 2010-12-10 Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (ИГМ СО РАН) Crude mixture for producing foamed silicate material and method of producing foamed silicate material (versions)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4118450A (en) Method for producing inorganic porous shaped material
EP0126572A1 (en) Potassium fluorrichterite glass-ceramic and method
JPS61295242A (en) Manufacture of glassy beads
JPS58501721A (en) Method and composition for producing foam glass from diatomaceous earth and flyash
NO152043B (en) GLASS-foam and foamable glass mixture.
US3870496A (en) Method of creating a foamed glass product from waste glass
NO323489B1 (en) Foamed material for fire protection and / or insulation
US3928047A (en) Artificial stone and method for making the stone from a coal byproduct
Makarov et al. Production of rock-based foam-glass materials
RU2164898C2 (en) Composition for preparing foam glass
KR100464703B1 (en) borosilicate cellular glass and manufacture method of cellular glass using it
CN100368346C (en) Expanded silicate building material and method for producing same
RU2051869C1 (en) Charge for manufacture of foam glass
RU2291845C2 (en) Method of production of foamed glass
JPS59182223A (en) Hollow silica sphere and its preparation
Saakyan et al. Chemical technology of cellular glass production
US3458330A (en) Glass compositions,method and articles
RU2246457C1 (en) Batch for manufacturing of foamglass facing material
SU1089069A1 (en) Batch for making foamed glass
JPS61500491A (en) Boria modified alkali resistant glass
RU2671582C1 (en) Method of producing heat-insulating material - foam glass and mixture for production thereof
RU2070185C1 (en) Nephritic glaze
CN103482874A (en) Method for firing glass-ceramic sheet material by using waste glass at low temperature
Zarzycki et al. Aerogels: Precursors or End Materials?
SU1669882A1 (en) Composition for manufacturing foam material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070420